JP2017514360A - 音波動場生成 - Google Patents

Abstract

システム及び方法は、標的ラウドスピーカ—部屋—マイクロフォンシステムにおいて聴取位置の周りで音波動場を生成するように構成され、ラウドスピーカの各グループが少なくとも１つのラウドスピーカを有する、ラウドスピーカのＫ≧１のグループのラウドスピーカアレイは、聴取位置の周りに配置され、マイクロフォンの各グループが少なくとも１つのマイクロフォンを有する、マイクロフォンのＭ≧１のグループのマイクロフォンアレイは、聴取位置において配置される。本システム及び方法は、ラウドスピーカのＫグループの上流かつ入力信号パスの下流の信号パス内で制御可能な伝達関数を用いてフィルタ処理を等化することを含む。

Description

本開示は、音波動場生成システム及び方法に関する。

空間音場再生技法は、多数のラウドスピーカを利用して、大きな聴取エリアにわたって仮想聴覚場面を創出する。いくつかの音場再生技法（例えば、波動場合成（ＷＦＳ）またはアンビソニックス）は、複数のラウドスピーカを備えているラウドスピーカアレイを使用して、音響場面の高精細な空間再生を提供する。具体的には、波動場合成は、音響場面の高精細な空間再生を達成するのに使用され、例えば、数十〜数百ものラウドスピーカのアレイを使用することによって制限を克服する。

空間音場再生技法は、ステレオ再生技法の制限のいくつかを克服する。しかしながら、技術的な制約により、音声再生の多数のラウドスピーカの利用は妨げられている。波動場合成（ＷＦＳ）及びアンビソニックスは、２つの類似した種類の音場再生である。それらは異なる音場の表現（ＷＦＳではキルヒホッフ−ヘルムホルツ積分、及びアンビソニックスでは球面調和関数展開）に基づくが、目的は一致し、特性は類似している。ラウドスピーカアレイの円形セットアップのための両方の原理の既存の人為構造の分析は、ＨＯＡ（高次アンビソニックス）、またはより正確に近距離補正されたＨＯＡ、及びＷＦＳが類似の制限を満たすという結論に達した。ＷＦＳとＨＯＡとの両方、及びそれらの避けられない欠陥は、認識のプロセス及び質に関していくらかの差を引き起こす。ＨＯＡにおいて、再生の次数が減少するにつれて、音場の損なわれた再構成は、おそらく、ローカリゼーション焦点のボケ、及び聴取エリアの大きさのある特定の縮小をもたらすだろう。

波動場合成（ＷＦＳ）またはアンビソニックス等の音声再生技法に関して、ラウドスピーカ信号は、それらの既知の位置においてラウドスピーカによって発される音場の重ね合わせが、ある特定の所望される音場を描写するように、基礎となる理論に従って典型的に決定される。典型的には、ラウドスピーカ信号は、自由場条件を想定して決定される。したがって、聴取部屋は著しい壁反射を示すべきでなく、これは、反射された波動場の反射された部分が再生された波動場を歪めることになるためである。車の内部等の多くのシナリオでは、そのような部屋特性を達成するのに必要な音響処理は、あまりに高価であるか、非実用的であり得る。

システムは、標的ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステムにおいて聴取位置の周りで音波動場を生成するように構成され、ラウドスピーカの各グループが少なくとも１つのラウドスピーカを有する、ラウドスピーカのＫ≧１のグループのラウドスピーカアレイは、聴取位置の周りに配置され、マイクロフォンの各グループが少なくとも１つのマイクロフォンを有する、マイクロフォンのＭ≧１のグループのマイクロフォンアレイは、聴取位置において配置される。本システムは、ラウドスピーカのグループの上流かつ入力信号パスの下流の信号パス内に配列され、制御可能な伝達関数を有する、Ｋ等化フィルタモジュールを含む。本システムは、マイクロフォンのグループの下流かつ入力信号パスの下流の信号パス内に配列され、マイクロフォンのＫグループからのエラー信号、及び入力信号パス上の入力信号に基づく適応型制御アルゴリズムに従って、Ｋ等化フィルタモジュールの伝達関数を制御する、Ｋフィルタ制御モジュールをさらに含む。マイクロフォンアレイは、聴取者の頭の周りに、人工の頭の周りもしくは中に、または剛体球の周りもしくは中に環状に配置されるマイクロフォンの少なくとも２つの第１のグループを含む。

方法は、標的ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステムにおいて聴取位置の周りで音波動場を生成するように構成され、ラウドスピーカの各グループが少なくとも１つのラウドスピーカを有する、ラウドスピーカのＫ≧１のグループのラウドスピーカアレイは、聴取位置の周りに配置され、マイクロフォンの各グループが少なくとも１つのマイクロフォンを有する、マイクロフォンのＭ≧１のグループのマイクロフォンアレイは、聴取位置において配置される。本方法は、ラウドスピーカのＫグループの上流かつ入力信号パスの下流の信号パス内で制御可能な伝達関数を用いてフィルタ処理を等化することを含む。本方法は、マイクロフォンのＫグループからのエラー信号、及び入力信号パス上の入力信号に基づく適応型制御アルゴリズムに従って、フィルタ処理を等化する制御可能な伝達関数の等化制御信号を用いて制御することをさらに含む。マイクロフォンアレイは、聴取者の頭の周りに、人工の頭の周りもしくは中に、または剛体球の周りもしくは中に環状に配置されるマイクロフォンの少なくとも２つの第１のグループを含む。

他のシステム、方法、特徴、及び利点は、以下の図面及び詳細な説明の検討により、当業者に明らかであるか、または明らかとなるであろう。すべてのそのような追加のシステム、方法、特徴、及び利点が、その説明内に含まれ、本発明の範囲内に含まれ、かつ以下の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。

本システム及び方法は、以下の図面及び説明を参照してより良く理解され得る。図面の構成要素が、必ずしも一定の尺度では描かれておらず、むしろ、本発明の原理を図解することに重点が置かれる。また、図面において、同様の参照符号は、異なる図を通して対応する部分を指す。

単純音響多重入出力（ＭＩＭＯ）システムを図解しているフローチャートであり、これはＭ記録チャネル（マイクロフォン）とＫ出力チャネル（ラウドスピーカ）とを有し、多重エラー最小二乗平均（ＭＥＬＭＳ）システムまたは方法を含む。 図１に示されるＭＩＭＯシステムで適用可能な１×２×２ＭＥＬＭＳシステムまたは方法を図解しているフローチャートである。 制限群遅延関数（周波数に対する群遅延差）の形で事前呼び出し制約曲線を図解している図である。 図３に示される曲線から導き出される制限位相関数（周波数に対する位相差曲線）の曲線を図解している図である。 図４に示される曲線に従って設計されたオールパスフィルタのインパルス応答を図解している増幅時間図である。 図５に示されるオールパスフィルタの振幅及び位相挙動を図解しているボード線図である。 車両において個々のサウンドゾーンを生成するセットアップを図解しているブロック図である。 より多くの遠距離ラウドスピーカに唯一基づくＭＩＭＯシステムを使用する、図７に示されるセットアップにおける４つのゾーン（位置）の各々での振幅周波数応答を図解している振幅周波数図である。 図８に示される図の基礎を形成するＭＩＭＯシステムのイコライザフィルタの対応するインパルス応答を図解している増幅時間図（サンプルの時間）である。 図７に示されるセットアップにおいて適用可能な一体型近距離ラウドスピーカを有するヘッドレストの概要図である。 図７に示されるセットアップの近距離ラウドスピーカの代替の配列の概要図である。 図１１に示される代替の配列をさらに詳細に図解している概要図である。 半分のフィルタ長のモデリング遅延、及び近距離ラウドスピーカのみが使用される場合の、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタに対応しているインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図１３に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 長さを縮小したモデリング遅延、及び近距離ラウドスピーカのみが使用される場合の、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタに対応しているインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図１５に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 長さを縮小したモデリング遅延及びシステム（すなわち、遠距離）ラウドスピーカのみが使用される場合の、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタに対応しているインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図１７に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 モデリング遅延の代わりに事前呼び出し制約を実装しているオールパスフィルタ、及び近距離ラウドスピーカのみが使用される場合の、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタに対応しているインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図１９に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 対数領域において典型的な振幅制約の上下の閾値を図解している増幅周波数図である。 図２に関連して上述したシステム及び方法に基づく振幅制約を有するＭＥＬＭＳシステムまたは方法のフローチャートである。 図２２で示されるように、振幅制約を使用しているシステムまたは方法のボード線図（振幅周波数応答、位相周波数応答）である。 振幅制約を使用していないシステムまたは方法のボード線図（振幅周波数応答、位相周波数応答）である。 振幅及び事前呼び出し制約と組み合わせた８つのより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタに対応しているインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図２５に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 ガウスウィンドウでのウィンドウ表示に基づく事前呼び出し制約及び振幅制約と組み合わせたより多くの遠距離ラウドスピーカのみが使用される場合の、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタに対応しているインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図２７に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 典型的なガウスウィンドウを図解している増幅時間図である。 図２に関連して上述したシステム及び方法に基づくウィンドウ表示振幅制約を有するＭＥＬＭＳシステムまたは方法のフローチャートである。 修正ガウスウィンドウでのウィンドウ表示に基づく事前呼び出し制約及び振幅制約と組み合わせたより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、システムまたは方法のボード線図（振幅周波数応答、位相周波数応答）である。 典型的な修正ガウスウィンドウを図解している増幅時間図である。 図２２に関連して上述したシステム及び方法に基づく空間制約を有するＭＥＬＭＳシステムまたは方法のフローチャートである。 図２２に関連して上述したシステム及び方法に基づく代替の空間制約を有するＭＥＬＭＳシステムまたは方法のフローチャートである。 図３４に関連して上述したシステム及び方法に基づく周波数依存ゲイン制約ＬＭＳを有するＭＥＬＭＳシステムまたは方法のフローチャートである。 クロスオーバーフィルタを使用する場合、さらに４つの遠距離ラウドスピーカに対応している周波数依存ゲイン制約を図解している振幅周波数図である。 事前呼び出し制約、ウィンドウ表示の振幅制約、及び適応周波数（依存ゲイン）制約と組み合わせたより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタに対応しているインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図３７に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 事前呼び出し制約、ウィンドウ表示の振幅制約、及び適応周波数（依存ゲイン）制約と組み合わせたより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、システムまたは方法のボード線図である。 代替の周波数（依存ゲイン）制約を有する、図３４に関連して上述したシステム及び方法に基づくＭＥＬＭＳシステムまたは方法のフローチャートである。 室内のインパルス応答における事前呼び出し制約、ウィンドウ表示の振幅制約、及び代替の周波数（依存ゲイン）制約と組み合わせたより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、適用された等化フィルタを有する、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタに対応しているインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図４１に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 室内のインパルス応答における事前呼び出し制約、ウィンドウ表示の振幅制約、及び代替の周波数（依存ゲイン）制約と組み合わせたより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、図７に示されるセットアップに適用された等化フィルタのボード線図である。 事前マスキング、同時マスキング、及び事後マスキングの経時の音圧レベルを図解している概要図である。 周波数に対する群遅延差として制限群遅延関数の形で事後呼び出し制約曲線を図解している図である。 図４５に示される曲線から導き出される周波数に対する位相差曲線として制限位相関数の曲線を図解している図である。 典型的な時間制限関数の曲線を図解しているレベル時間図である。 組み合わされた振幅事後呼び出し制約を有する、図４０に関連して上述したシステム及び方法に基づくＭＥＬＭＳシステムまたは方法のフローチャートである。 事前呼び出し制約、振幅制約に基づく非線形平滑化、周波数（依存ゲイン）制約、及び事後呼び出し制約と組み合わせたより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、適用された等化フィルタを有する、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタに対応しているインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図４９に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 事前呼び出し制約、振幅制約に基づく非線形平滑化、周波数（依存ゲイン）制約、及び事後呼び出し制約と組み合わせたより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、図７に示されるセットアップに適用された等化フィルタのボード線図である。 典型的なレベル制限関数の曲線を図解している振幅時間図である。 図５２に示される振幅時間曲線に対応している増幅時間図である。 ３つの異なる周波数で指数ウィンドウを有する典型的なウィンドウ関数の曲線を図解している振幅時間図である。 事前呼び出し制約、振幅制約、周波数（依存ゲイン）制約、及びウィンドウ表示の事後呼び出し制約と組み合わせたより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、適用された等化フィルタを有する、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタのインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図５５に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 事前呼び出し制約、振幅制約、周波数（依存ゲイン）制約、及びウィンドウ表示の事後呼び出し制約と組み合わせたより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、適用された等化フィルタを有する、図７に示されるセットアップに適用された等化フィルタのボード線図である。 明るいゾーンの調性のための典型的な標的関数を図解している振幅周波数図である。 適用されたウィンドウ表示を有する、及び有しない典型的な等化フィルタの線形領域においてインパルス応答を図解している増幅時間図である。 適用されたウィンドウ表示を有する、及び有しない典型的な等化フィルタの対数領域においてインパルス応答を図解している振幅時間図である。 事前呼び出し制約、振幅制約、周波数（依存ゲイン）制約、及びウィンドウ表示の事後呼び出し制約と組み合わせたすべてのラウドスピーカが使用され、明るいゾーンにおける応答が、図５８で描写される標的関数に調節されるとき、適用された等化フィルタを有する、図７に示されるセットアップの４つの位置における周波数特性を図解している振幅周波数図である。 ＭＩＭＯシステムの等化フィルタのインパルス応答を図解している増幅時間図であり、それは、図６１に示される４つの所望位置で周波数特性をもたらす。 修正ＭＥＬＭＳアルゴリズムを使用して、波動場及び仮想線源を再生するシステム及び方法のフローチャートである。 修正ＭＥＬＭＳアルゴリズムを使用して、５．１ラウドスピーカセットアップに対応している仮想線源を再生するシステム及び方法のフローチャートである。 車両の運転者位置で、５．１のラウドスピーカセットアップに対応している仮想線源を再生するための等化フィルタモジュール配列のフローチャートである。 修正ＭＥＬＭＳアルゴリズムを使用して、車両の４つのすべての位置で５．１ラウドスピーカセットアップに対応している仮想音源を生成するシステム及び方法のフローチャートである。 第４の次数までの球面調和関数を図解している図である。 修正ＭＥＬＭＳアルゴリズムを使用して、異なる位置での標的の部屋において球面調和関数を生成するシステム及び方法のフローチャートである。 ヘッドバンドの上に配置された、２次元の測定マイクロフォンアレイを図解している概略図である。 剛体球の上に配置された、３次元測定マイクロフォンアレイを図解している概略図である。 ２つの耳カップの上に配置された、３次元測定マイクロフォンアレイを図解している概略図である。 統合された事後呼び出し制約を振幅制約に提供する典型的なプロセスを図解しているプロセスチャートである。

図１は、多重入出力（ＭＩＭＯ）システムを等化するシステム及び方法の信号フローチャートであり、それは、多数の出力（例えば、出力信号をラウドスピーカのＫ≧１グループに供給する出力チャネル）、及び多数の（エラー）入力（例えば、入力信号をマイクロフォンのＭ≧１グループから受信するチャネルを記録すること）を有し得る。グループは、単一チャネル（すなわち、１つの出力チャネルまたは１つの記録チャネル）に接続される１つ以上のラウドスピーカまたはマイクロフォンを含む。対応する部屋またはラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステム（少なくとも１つのラウドスピーカ及び少なくとも１つのマイクロフォンが配列される部屋）が線形で、時不変な、例えば、その部屋音響インパルス応答によって説明され得ると仮定される。さらに、モノ入力信号ｘ（ｎ）等のＱ原入力信号は、ＭＩＭＯシステムの（原信号）入力に供給され得る。ＭＩＭＯシステムは、等化のために多重エラー最小二乗平均（ＭＥＬＭＳ）アルゴリズムを使用し得るが、（修正された）最小二乗平均（ＬＭＳ）、再帰的最小二乗（ＲＬＳ）、等の任意の他の適応型制御アルゴリズムも利用し得る。入力信号ｘ（ｎ）は、異なる位置で１つのラウドスピーカからＭマイクロフォンへの途中で、一次パスフィルタ行列Ｐ（ｚ）によって表示されるＭ一次パス１０１によってフィルタ処理され、一次パス１０１の端部（すなわち、Ｍマイクロフォン）でＭ所望信号ｄ（ｎ）を提供する。

ＭＥＬＭＳ処理モジュール１０６内で実装され得るＭＥＬＭＳアルゴリズムを通じて、等化フィルタモジュール１０３によって実装されるフィルタ行列Ｗ（ｚ）は、制御されて、元々の入力信号ｘ（ｎ）を変更する。これによって、Ｋラウドスピーカに供給されて、二次パスフィルタ行列Ｓ（ｚ）を用いてフィルタモジュール１０４によってフィルタ処理される結果として生じるＫ出力信号は、所望信号ｄ（ｎ）と整合する。したがって、ＭＥＬＭＳアルゴリズムは、二次パスフィルタ行列

を用いてフィルタ処理される入力信号ｘ（ｎ）を評価し、それは、フィルタモジュール１０２内で実装されて、Ｋ×Ｍフィルタ処理された入力信号、及びＭエラー信号ｅ（ｎ）を出力する。エラー信号ｅ（ｎ）は、減算器モジュール１０５によって提供され、それは、Ｍマイクロフォン信号ｙ’（ｎ）をＭ所望信号ｄ（ｎ）から減算する。Ｍマイクロフォン信号ｙ’（ｎ）を有するＭ記録チャネルは、二次パスフィルタ行列Ｓ（ｚ）を用いてフィルタ処理されたＫラウドスピーカ信号ｙ（ｎ）を有するＫ出力チャネルであり、それは、音響場面を表示しているフィルタモジュール１０４内に実装される。モジュール及びパスは、ハードウェア、ソフトウェア、及び／または音響パスのうちの少なくとも１つであると理解される。

ＭＥＬＭＳアルゴリズムは、最適の最小二乗平均（ＬＭＳ）解法を得るための反復型アルゴリズムである。ＭＥＬＭＳアルゴリズムの適応的手法は、フィルタの現場の設計を考慮に入れ、また、変化が電気音響伝達関数で発生するときはいつでも、便利な方法がフィルタを再調整することを可能にする。ＭＥＬＭＳアルゴリズムは、性能指数の最小値を探すために、最速降下手法を利用する。これは、負の勾配

に比例する量によってフィルタの係数を連続的に更新することによって達成され、その勾配に従って

であり、式中、μは、収束速度及び最終誤調整を制御するステップ幅である。近似値は、その期待値の代わりに、勾配

の瞬時値を使用して、ＬＭＳアルゴリズムに至る、ベクトル を更新する、かかるＬＭＳアルゴリズムにあり得る。

図２は、典型的なＱ×Ｋ×Ｍ ＭＥＬＭＳシステムまたは方法の信号フローチャートであり、Ｑは１であり、Ｋは２であり、Ｍは２であり、それは、マイクロフォン２１５において明るいゾーンを、マイクロフォン２１６において暗いゾーンを創出するために調節される。すなわち、それは個々のサウンドゾーンの目的のために調節される。「明るいゾーン」は、エリアを表示し、そこでは、ほとんど無音の「暗いゾーン」と対照的に、音場が生成される。入力信号ｘ（ｎ）は、伝達関数

を用いて２×２二次パスフィルタ行列を形成する４つのフィルタモジュール２０１〜２０４に供給され、また、伝達関数Ｗ_１（ｚ）とＷ_２（ｚ）を用いてフィルタ行列を形成する２つのフィルタモジュール２０５及び２０６に供給される。フィルタモジュール２０５及び２０６は、最小二乗平均（ＬＭＳ）モジュール２０７及び２０８によって制御され、それによって、モジュール２０７は、モジュール２０１及び２０２ならびにエラー信号ｅ_１（ｎ）及びｅ_２（ｎ）から信号を受信し、モジュール２０８は、モジュール２０３及び２０４ならびにエラー信号ｅ_１（ｎ）及びｅ_２（ｎ）から信号を受信する。モジュール２０５及び２０６は、信号ｙ_１（ｎ）及びｙ_２（ｎ）をラウドスピーカ２０９及び２１０に提供する。信号ｙ_１（ｎ）は、ラウドスピーカ２０９によって、二次パス２１１及び２１２を介して、それぞれマイクロフォン２１５及び２１６に放射される。信号ｙ_２（ｎ）は、ラウドスピーカ２１０によって、二次パス２１３及び２１４を介して、それぞれマイクロフォン２１５及び２１６に放射される。マイクロフォン２１５は、エラー信号ｅ_１（ｎ）及びｅ_２（ｎ）を受信信号ｙ_１（ｎ）、ｙ_２（ｎ）、及び所望信号ｄ_１（ｎ）から生成する。伝達関数

を有するモジュール２０１〜２０４は、伝達関数Ｓ_１１（ｚ）、Ｓ_１２（ｚ）、Ｓ_２１（ｚ）、及びＳ_２２（ｚ）を有する様々な二次パス２１１〜２１４をモデリングする。

さらに、事前呼び出し制約モジュール２１７は、マイクロフォン２１５に電気的または音響的所望信号ｄ_１（ｎ）を供給し得、該信号は、入力信号ｘ（ｎ）から生成され、合計された信号に加えられ、マイクロフォン２１５によって二次パス２１１及び２１３の端部において受信され、最終的に、そこで明るいゾーンの創出をもたらす一方、かかる所望信号がエラー信号ｅ_２（ｎ）の生成の場合失われており、それゆえに、マイクロフォン２１６において暗いゾーンの創出をもたらす。モデリング遅延（その位相遅延は周波数に対して線形である）とは対照的に、事前呼び出し制約は、事前マスキングとして知られている人間の耳の音響心理学的な特性をモデリングするために、周波数に対して非線形の位相に基づく。周波数に対する群遅延差の逆指数関数を描写している典型的なグラフが存在し、事前マスキング閾値としての周波数に対する位相差の対応する逆指数関数が、図４に示される。「事前マスキング」閾値は、等化フィルタ内で事前呼び出しを避ける制約として、本明細書中で理解される。

制限群遅延関数（周波数に対する群遅延差）の形で制約を示す図３から分かるように、周波数が増加するとき、事前マスキング閾値は減少する。約１００Ｈｚの周波数である間、約２０ｍｓの群遅延差によって表示される事前呼び出しは、聴取者にとって受容可能である一方、約１，５００Ｈｚの周波数において、閾値は約１．５ｍｓで、約１ｍｓの漸近エンド値でより高い周波数に到達し得る。図３に示される曲線は、制限位相関数に容易に変形され得、それは、周波数に対する位相差曲線として図４に示される。制限位相差関数を統合することによって、対応する位相周波数特性は派生され得る。この位相周波数特性は、次いで、図４に示される曲線の積分である位相周波数特性を用いて、オールパスフィルタの設計の基礎を形成し得る。それに応じて設計されたオールパスフィルタのインパルス応答は、図５に描写され、その対応するボード線図は図６に描写される。

ここで図７を参照して、ＭＥＬＭＳアルゴリズムを使用している車両７０５における個々のサウンドゾーンを生成するセットアップは、前部左ＦＬ_Ｐｏｓ、前部右ＦＲ_Ｐｏｓ、後部左ＲＬ_Ｐｏｓ、及び後部右ＲＲ_Ｐｏｓに配列された聴取位置（例えば、車両における席位置）に対応している４つのサウンドゾーン７０１〜７０４を含み得る。セットアップにおいて、８つのシステムラウドスピーカは、サウンドゾーン７０１〜７０４からより遠く離れて配列される。例えば、２つのラウドスピーカであるツィータ／中音域ラウドスピーカＦＬ_ＳｐｋｒＨ及びウーファＦＬ_ＳｐｋｒＬは、前方左位置ＦＬ_Ｐｏｓに最も近く配列され、対応して、ツィータ／中音域ラウドスピーカＦＲ_ＳｐｋｒＨ及びウーファＦＲ_ＳｐｋｒＬは、前方右位置ＦＲ_Ｐｏｓに最も近く配列される。さらに、ブロードバンドラウドスピーカＳＬ_Ｓｐｋｒ及びＳＲ_Ｓｐｋｒは、それぞれ位置ＲＬ_Ｐｏｓ及びＲＲ_Ｐｏｓに対応して、サウンドゾーンの隣に配列され得る。サブウーファーＲＬ_Ｓｐｋｒ及びＲＲ_Ｓｐｋｒは、車両内部の後部シェルフに配置され得、それは、サブウーファーＲＬ_Ｓｐｋｒ及びＲＲ_Ｓｐｋｒによって生成された低周波音の性質のために、前部左ＦＬ_Ｐｏｓ、前部右ＦＲ_Ｐｏｓ、後部左ＲＬ_Ｐｏｓ、及び後部右ＲＲ_Ｐｏｓの４つのすべての聴取位置に衝撃を与える。追加として、車両７０５は、さらに他のラウドスピーカを備え、例えば、車両のヘッドレストにおいて、サウンドゾーン７０１〜７０４の近くに配列され得る。追加のラウドスピーカは、ゾーン７０１のためのラウドスピーカＦＬＬ_Ｓｐｋｒ及びＦＬＲ_Ｓｐｋｒ；ゾーン７０２のためのラウドスピーカＦＲＬ_Ｓｐｋｒ及びＦＲＲ_Ｓｐｋｒ；ゾーン７０３のためのラウドスピーカＲＬＬ_Ｓｐｋｒ及びＲＬＲ_Ｓｐｋｒ；ならびに、ゾーン７０４のためのラウドスピーカＲＲＬ_Ｓｐｋｒ及びＲＲＲ_Ｓｐｋｒである。図７に示されるセットアップのすべてのラウドスピーカは、ラウドスピーカＳＬ_Ｓｐｋｒを除くそれぞれのグループ（１つのラウドスピーカを有するグループ）を形成し、ラウドスピーカＳＬ_Ｓｐｋｒは、受動的に結合されたバス及びツィータスピーカ、ならびにラウドスピーカＳＲ_Ｓｐｋｒのグループを形成し、ラウドスピーカＳＲ_Ｓｐｋｒは、受動的に結合されたバス及びツィータスピーカ（２つのラウドスピーカを有するグループ）のグループを形成する。代わりに、または追加として、ウーファＦＬ_ＳｐｋｒＬは、ツィータ／中音域ラウドスピーカＦＬ_ＳｐｋｒＨと共に、グループを形成し得、ウーファＦＲ_ＳｐｋｒＬは、ツィータ／中音域ラウドスピーカＦＲ_ＳｐｋｒＨ（２つのラウドスピーカを有するグループ）と共に、グループを形成し得る。

図８は、図７に示されるセットアップにおいて７０１〜７０４（位置）の４つのゾーンの各々で振幅周波数応答を図解している図であり、イコライザフィルタ、音響心理学的誘因事前呼び出し制約モジュール及びシステムラウドスピーカ、すなわち、ＦＬ_ＳｐｋｒＨ、ＦＬ_ＳｐｋｒＬ、ＦＲ_ＳｐｋｒＨ、ＦＲ_ＳｐｋｒＬ、ＳＬ_Ｓｐｋｒ、ＳＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲ_Ｓｐｋｒを使用している。図９は、それぞれのラウドスピーカパスにおいて所望クロストークキャンセルを生成するイコライザフィルタの対応するインパルス応答を図解している増幅時間図（サンプルの時間）である。モデリング遅延の単純な使用と対照的に、音響心理学的誘因事前呼び出し制約の使用は、事前呼び出しの十分な減衰を提供する。音響効果において、事前呼び出しは、実音インパルスが発生する前に、騒音の出現を指定する。図９から分かるように、等化フィルタのフィルタ係数、ひいては等化フィルタのインパルス応答は、小さな事前呼び出しだけを示す。すべての所望サウンドゾーンにおける結果として生じる振幅周波数応答がより高い周波数（例えば、４００Ｈｚを超える）で悪化する傾向があることが、追加として、図８から分かる。

図１０に示されるように、ラウドスピーカ１００４及び１００５は、所望個々のサウンドゾーンを生成するために、聴取者の耳１００２に近い距離ｄ（例えば、０．５ｍ未満、または０．４もしくは０．３ｍ）に配列され得る。ラウドスピーカ１００４及び１００５をかかる近さに配列するための１つの典型的な方法は、聴取者の頭１００１がもたれ得るヘッドレスト１００３にラウドスピーカ１００４と１００５を統合することである。別の典型的な方法は、図１１及び１２に示されるように、天井１１０３に（指令）ラウドスピーカ１１０１及び１１０２を配置することである。ラウドスピーカのための他の位置は、ヘッドレストまたは天井のラウドスピーカと組み合わせた、車両のＢピラーまたはＣピラーであり得る。代わりに、または追加として、指向性ラウドスピーカは、ラウドスピーカ１００４及び１００５の代わりに使用されるか、ラウドスピーカ１００４及び１００５と同じ位置または別の位置で、ラウドスピーカ１００４及び１００５と組み合わされ得る。

再び図７に示されるセットアップを参照して、追加のラウドスピーカＦＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲＲ_Ｓｐｋｒは、位置ＦＬ_Ｐｏｓ、ＦＲ_Ｐｏｓ、ＲＬ_Ｐｏｓ、及びＲＲ_Ｐｏｓにおける席のヘッドレストに配置され得る。図１３から分かるように、聴取者の耳に近い距離に配列されるラウドスピーカ、例えば、追加のラウドスピーカＦＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲＲ_Ｓｐｋｒのみは、より高い周波数で向上された振幅周波数挙動を示す。クロストークキャンセルは、図１３の上部曲線と３つの下部曲線との間の差である。しかしながら、ラウドスピーカと耳との間の近距離（例えば０．５ｍ未満、または０．３または０．２ｍ未満でさえ）のために、フィルタ係数、及びひいてはすべての等化フィルタのインパルス応答を図解する図１４に示されるように、ヘッドレストラウドスピーカＦＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲＲ_Ｓｐｋｒのみを使用するとき、かつ、事前呼び出し制約、及び遅延時間がフィルタ長さの半分に対応し得るモデリング遅延の代わりに、クロストークキャンセルを提供するために、事前呼び出しは、比較的低い。事前呼び出しが、メインインパルスの左側の騒音として、図１４に示される。聴取者の耳までの近い距離にラウドスピーカを配置することは、図１５及び１６で分かるように、モデリング遅延が音響心理学的観点から十分に短くなるならば、いくつかの用途において、十分な事前呼び出し抑制及び十分なクロストークキャンセルをすでに提供し得る。

より遠距離でないラウドスピーカＦＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲＲ_Ｓｐｋｒがモデリング遅延の代わりに事前呼び出し制約と組み合わされるとき、事前呼び出しは、より高い周波数で、位置ＦＬ_Ｐｏｓ、ＦＲ_Ｐｏｓ、ＲＬ_Ｐｏｓ、及びＲＲ_Ｐｏｓ（すなわち、中間振幅差）でクロストークキャンセルを悪化させることなく、さらに減少させられ得る。より遠距離のラウドスピーカＦＬ_ＳｐｋｒＨ、ＦＬ_ＳｐｋｒＬ、ＦＲ_ＳｐｋｒＨ、ＦＲ_ＳｐｋｒＬ、ＳＬ_Ｓｐｋｒ、ＳＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲ_Ｓｐｋｒを、より遠距離でないラウドスピーカＦＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲＲ_Ｓｐｋｒの代わりに使用し、そして、短縮されたモデリング遅延（図１５及び１６に関連して上述した実施例と同じ遅延）を、事前呼び出し制約の代わりに使用することは、図１７及び１８において分かるように、より悪いクロストークキャンセルを示す。図１７は、４つのすべてのサウンドゾーン７０１〜７０４における振幅周波数応答を図解している図であり、図１５及び１６に関連して説明される実施例のように、等化フィルタ及び同じモデリング遅延と組み合わせて、位置ＦＬ_Ｐｏｓ、ＦＲ_Ｐｏｓ、ＲＬ_Ｐｏｓ、及びＲＲ_Ｐｏｓから０．５ｍを超えて離れたところに配置されたラウドスピーカＦＬ_ＳｐｋｒＨ、ＦＬ_ＳｐｋｒＬ、ＦＲ_ＳｐｋｒＨ、ＦＲ_ＳｐｋｒＬ、ＳＬ_Ｓｐｋｒ、ＳＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲ_Ｓｐｋｒのみを使用している。

しかしながら、図７に示されるセットアップのより遠距離のラウドスピーカを有するヘッドレストに配列される、ラウドスピーカＦＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲＲ_Ｓｐｋｒ、すなわち、ラウドスピーカＦＬ_ＳｐｋｒＨ、ＦＬ_ＳｐｋｒＬ、ＦＲ_ＳｐｋｒＨ、ＦＲ_ＳｐｋｒＬ、ＳＬ_Ｓｐｋｒ、ＳＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲ_Ｓｐｋｒを組み合わせて、図１９及び２０で示されるように、縮小した長さを有するモデリング遅延の代わりに事前呼び出し制約を使用することは、事前呼び出しをさらに減少させ（図１８及び２０の比較）て、位置ＦＬ_Ｐｏｓ、ＦＲ_Ｐｏｓ、ＲＬ_Ｐｏｓ、及びＲＲ_Ｐｏｓにおいてクロストークキャンセルを増加し（図１７及び１９の比較）得る。

連続曲線の代わりに、図３〜５に示されるように、階段状曲線も使用され得、該曲線では、例えば、階段幅が、バーク尺度またはメル尺度等の音響心理学的な態様に従って周波数依存であるように選択され得る。バーク尺度は、１〜２４の範囲に及び、聴力の最初の２４の臨界帯域に対応する音響心理学的な尺度である。それは、メル尺度に関するが、メル尺度よりいくぶん普及していない。それは、時間拡散として知られる分光低下または狭帯域ピークが、伝達関数の振幅周波数特性内に発生するとき、聴取者によって騒音として知覚される。等化フィルタは、したがって、制御動作の間、円滑化され得るか、または、品質因子等のフィルタのある特定のパラメータは、不必要な騒音を減少させるために制限され得る。平滑化の場合には、人間の聴力の臨界帯域に近似する非線形平滑化が使用され得る。非線形平滑フィルタは、以下の方程式によって説明され得る。

式中、ｎ＝［０、…、Ｎ−１］は、平滑化された信号の離散周波数インデックスに関し、Ｎは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の長さに関し、

は、次の整数に切り上げることに関し、αは、平滑化係数に関し（例えば、（オクターブ／３−平滑化）は、α＝２^１／３をもたらし、式中、

は、Ａ（ｊω）の平滑化された値である）、ｋは、非平滑化された値Ａ（ｊω）（ｋ∈［０、…、Ｎ―１］）の離散周波数インデックスである。

上記の方程式から分かるように、非線形平滑化は、基本的に平均周波数依存演算であり、そのスペクトル限界は、周波数に対する選択された非線形平滑化係数αに依存して変化する。この原理をＭＥＬＭＳアルゴリズムに適用するために、周波数に対するある特定の最大及び最小レベルの閾値が、対数領域の以下の方程式に従って、ビン（ＦＦＴの分光単位）あたりに維持されるように、アルゴリズムは修正される。

式中、ｆ＝［０、…、ｆｓ／２］は、長さ（Ｎ／２＋１）の離散周波数ベクトルであり、Ｎは、ＦＦＴの長さであり、ｆ_ｓは、サンプリング頻度であり、ＭａｘＧａｉｎ_ｄＢは、［ｄＢ］の最大有効増加であり、ＭｉｎＧａｉｎ_ｄＢは、［ｄＢ］の最小有効減少である。

線形領域において、上記方程式は以下のように読み取られる。

上記の方程式から、スペクトルピークを抑制し、音響心理学的に受容可能な方法で低下する非線形平滑化等化フィルタを生成するために、ＭＥＬＭＳアルゴリズムに適用可能である振幅制約が、導き出され得る。等化フィルタの典型的な振幅周波数制約は、図２１に示され、上限Ｕは最大有効増加に対応し

、下限Ｌは最小許容減少に対応する

。図２１に示される図は、パラメータｆ_ｓ＝５，５１２Ｈｚ、α＝２^１／２４、ＭａｘＧａｉｎ_ｄＢ＝９ｄＢ、及びＭｉｎＧａｉｎ_ｄＢ＝−１８ｄＢに基づく対数領域において典型的な振幅制約の上側閾値Ｕ及び下側閾値Ｌを描写する。図に示されるように、最大許容増加（例えば、ＭａｘＧａｉｎ_ｄＢ＝９ｄＢ）及び最小許容減少（例えば、ＭｉｎＧａｉｎ_ｄＢ＝−１８ｄＢ）は下部周波数（例えば、３５Ｈｚ未満）においてのみ達成される。これは、下部周波数が、非線形平滑化係数（例えば、α＝２^１／２４）に従って、増加する周波数と共に減少する最大ダイナミックを有し、それによって、人間の耳の周波数感度に従って、上側閾値Ｕの増加及び下側閾値Ｌの減少が、周波数に対して指数関数的であることを意味する。

各々の繰り返しステップにおいて、下記方程式によって説明されるように、ＭＥＬＭＳアルゴリズムに基づく等化フィルタは、非線形平滑化を受ける。

平滑化：

両側波帯スペクトル：

の複素共役である。

複素スペクトル：

逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）のインパルス応答：

適切に修正されたＭＥＬＭＳアルゴリズムのフローチャートは図２に関連して上述したシステム及び方法に基づいて図２２に示される。振幅制約モジュール２２０１は、ＬＭＳモジュール２０７と等価フィルタモジュール２０５との間に配列される。別の振幅制約モジュール２２０２は、ＬＭＳモジュール２０８と等価フィルタモジュール２０６との間に配列される。振幅制約は、（図２２に示されるように）事前呼び出し制約に関連して使用され得るが、また、スタンドアローン用途で、他の音響心理学的誘因制約に関連して、または、モデリング遅延に関連して使用され得る。

しかしながら、振幅制約を事前呼び出し制約と組み合わせるとき、図２３に示されるボード線図（振幅周波数応答、位相周波数応答）を通じて図解される向上は、図２４に示される対応する結果として生じるボード線図によって図解されるように、振幅制約なしでシステム及び方法と対照的に達成され得る。位相周波数応答が本質的に変えられない一方、振幅制約を有するシステム及び方法の振幅周波数応答だけが、非線形平滑化を受けることは明白である。さらに、振幅制約及び事前呼び出し制約を有するシステム及び方法は、（図８と比較して）図２５から分かるように、クロストークキャンセルパフォーマンスに対する悪影響を及ぼさないが、図９と比較して図２６に示されるように、事後呼び出しは悪化し得る。音響効果において、事後呼び出しは、実音インパルスが発生した後の騒音の出現を指定し、メインインパルスの右側の騒音として、図２６において示される。

等化フィルタの分光特性を円滑化する代替の方法は、時間領域において等化フィルタ係数を直接ウィンドウ表示することであり得る。ウィンドウ表示と共に、平滑化は、上述したシステム及び方法と同程度に音響心理学的な規格に従って制御され得ないが、等化フィルタ係数のウィンドウ表示は、より大きな範囲に時間領域においてフィルタ挙動を制御することを考慮に入れる。図２７は、０．７５のガウスウィンドウを有するウィンドウ表示に基づいて、事前呼び出し制約及び振幅制約と組み合わされて、等化フィルタ、及びより遠距離のラウドスピーカのみ、すなわち、ラウドスピーカＦＬ_ＳｐｋｒＨ、ＦＬ_ＳｐｋｒＬ、ＦＲ_ＳｐｋｒＨ、ＦＲ_ＳｐｋｒＬ、ＳＬ_Ｓｐｋｒ、ＳＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲ_Ｓｐｋｒを使用する場合、サウンドゾーン７０１〜７０４での振幅周波数応答を図解している図である。すべての等化フィルタの対応するインパルス応答は、図２８に描写される。

ウィンドウ表示がパラメータ化可能なガウスウィンドウに基づくならば、以下の方程式が適用する。

式中、

であり、αは、標準偏差σに反比例し、例えば、０．７５であるパラメータである。パラメータαは、図２９に示されるように、ガウス形状（サンプルの経時の増幅）を有する平滑化パラメータとして見なされ得る。

図３０に示される結果として生じるシステム及び方法の信号フローチャートは、図２に関連して上述したシステム及び方法に基づく。ウィンドウ表示モジュール３００１（振幅制約）は、ＬＭＳモジュール２０７と等価フィルタモジュール２０５との間に配列される。別のウィンドウ表示モジュール３００２は、ＬＭＳモジュール２０８と等価フィルタモジュール２０６との間に配列される。ウィンドウ表示は、（図２２に示されるような）事前呼び出し制約に関連して使用され得るが、また、スタンドアローン用途で、他の音響心理学的誘因制約に関連して、または、モデリング遅延に関連して使用され得る。

ウィンドウ表示は、図２７において分かるように、クロストークキャンセルパフォーマンスの著しい変化をもたらさないが、図２６及び２８の比較から分かるように、等化フィルタの時間挙動は向上される。しかしながら、振幅制約としてウィンドウを使用することは、図３１を図２３及び図２４と比較するとき明らかなように、他のバージョンと同様に、振幅周波数曲線のかかる大きな平滑化をもたらさない。その代わりに、位相時間特性は平滑化される。なぜなら、図３１を図２３及び図２４と比較するときにまた明らかにされるように、平滑化が時間領域で実施されるからだ。図３１は、修正ガウスウィンドウでのウィンドウ表示に基づく事前呼び出し制約及び振幅制約と組み合わせたより遠距離のラウドスピーカのみが使用される場合の、システムまたは方法のボード線図（振幅周波数応答、位相周波数応答）である。

ウィンドウ表示がＭＥＬＭＳアルゴリズムにおいて制約を適用した後に実施されて、ウィンドウ（例えば、図２９に示されるウィンドウ）は周期的に推移されて、定期的に修正され、それは以下の通りに表され得る。

図２９に示されるガウスウィンドウは、パラメータαがより小さくなって、ひいてはパラメータαのより小さい値においてより小さい平滑化を提供するとき、平らになる傾向がある。パラメータαは、更新率（すなわち、どのくらいの頻度で、ウィンドウ表示がある特定の数の繰り返しステップ中で適用されるか）、反復の合計数等、異なる態様に依存して選択され得る。本実施例では、ウィンドウ表示は、各々の繰り返しステップにおいて実施される。これは、比較的小さいパラメータαを選択する理由であった。なぜなら、ウィンドウとのフィルタ係数の繰り返された乗算が各々の反復ステップにおいて実施され、フィルタ係数が連続的に減少するからだ。適切に修正されたウィンドウは、図３２に示される。

ウィンドウ表示は、振幅及び位相に関して分光領域においてある特定の平滑化だけでなく、等化フィルタ係数の所望時間制限を調節することも考慮に入れる。これらの効果は、構成可能なウィンドウ（上述した典型的なガウスウィンドウにおいてパラメータαを参照）等の平滑化パラメータを通じて自由に選択され得、そのため、最大減衰、及び時間領域内の等化フィルタの音質が調節され得る。

等化フィルタの分光特性を平滑化するさらに別の代替の方法は、振幅に加えて、振幅制約において位相を提供することであり得る。未処理の位相の代わりに、前もって十分に平滑化された位相が適用され、それによって、円滑化は再び非線形であり得る。しかしながら、任意の他の平滑化特性も、同様に適用可能である。平滑化は、連続位相周波数特性であるアンラップ位相にのみ適用され、−π≦φ＜πの有効範囲内にある（繰り返し）ラップ位相には適用され得ない。

また、トポロジーを考慮に入れるために、空間制約が使用され得、それは、以下の通りにＭＥＬＭＳアルゴリズムを適応させることによって達成され得る。

、式中、

であり、

は、分光領域におけるｍ番目のエラー信号のための加重関数である。

図２２に関連して上述したシステム及び方法に基づき、空間制約ＬＭＳモジュール３３０１が、ＬＭＳモジュール２０７を代用し、空間制約ＬＭＳモジュール３３０２が、ＬＭＳモジュール２０８を代用する、適切に修正されたＭＥＬＭＳアルゴリズムのフローチャートが、図３３に示される。空間制約は、（図３３に示されるように）事前呼び出し制約に関連して使用され得るが、また、スタンドアローン用途で、音響心理学的誘因制約に関連して、または、モデリング遅延に関連して使用され得る。

図２２に関連して上述したシステム及び方法にも基づく、代わりに修正されたＭＥＬＭＳアルゴリズムのフローチャートが、図３４に示される。空間制約モジュール３４０３は、ゲイン制御フィルタモジュール３４０１及びゲイン制御フィルタモジュール３４０２を制御するために配列される。ゲイン制御フィルタモジュール３４０１は、マイクロフォン２１５の下流に配列されて、修正エラー信号ｅ´_１（ｎ）を提供する。ゲイン制御フィルタモジュール３４０２は、マイクロフォン２１６の下流に配列されて、修正エラー信号ｅ´_２（ｎ）を提供する。

図３４に示されるシステム及び方法において、マイクロフォン２１５及び２１６からの（エラー）信号ｅ_１（ｎ）ならびにｅ_２（ｎ）は、分光領域においてよりもむしろ時間領域において修正される。時間領域における修正は、それでも実施され得、これによって、信号の分光組成も修正され、例えば、フィルタを通じて、周波数依存増加を提供する。しかしながら、ゲインは単に周波数依存でもあり得る。

図３４に示される実施例において、空間制約は適用されず、すなわち、すべてのエラーマイクロフォン（すべての位置、すべてのサウンドゾーン）は等しく加重され、そのため、特別な重点または非重要さが特定のマイクロフォン（位置、サウンドゾーン）には適用されない。しかしながら、位置依存的な加重は、同様に適用され得る。代わりに、例えば、聴取者の耳の周りのエリアが増幅され得、頭の後部のエリアが減衰され得るように、サブエリアは画定され得る。

ラウドスピーカが異なる電気特性及び音響特性を示し得るので、ラウドスピーカに供給される信号の分光適用領域を修正することが望ましい場合がある。しかし、たとえすべての特性が同一であるとしても、異なる場所（位置、異なる容量を有する位相反転型）に配置されるとき、同一の特性を有する同一のラウドスピーカの使用可能な帯域幅が異なる場合があるので、各々のラウドスピーカの帯域幅を他のラウドスピーカと独立して制御することが望ましい場合がある。かかる差は、クロスオーバーフィルタを通じて補償され得る。図３５に示される典型的なシステム及び方法において、本明細書で周波数制約とも呼ばれる周波数依存ゲイン制約は、例えば、不必要な非直線歪に導くラウドスピーカのどれも過負荷をかけられないように、すべてのラウドスピーカが、同一であるか少なくとも類似の様式で動作されることを確認するために、クロスオーバーフィルタの代わりに使用され得る。周波数制約は、多数の方法で実現され得、そのうちの２つが以下に議論される。

図３４に関連して上述したシステム及び方法に基づくが、特定の制約を有するか有しない、本明細書に説明される任意の他のシステム及び方法に基づき得る、適切に修正されたＭＥＬＭＳアルゴリズムのフローチャートが、図３５に示される。図３５に示される典型的なシステムでは、ＬＭＳモジュール２０７及び２０８は、周波数依存ゲイン制約ＬＭＳモジュール３５０１及び３５０２によって置換され、特定の適合挙動を提供し、それは、以下の通りに説明され得る。

式中

、Ｋは、ラウドスピーカの数であり、

Ｍは、マイクロフォンの数であり、

は、（サンプルの）時間ｎにおけるｋ番目のラウドスピーカとｍ番目の（エラー）と間の二次パスのモデルであり、

は、ｋ番目のラウドスピーカに供給される信号の分光制限のクロスオーバーフィルタの振幅であり、信号は、時間ｎの間本質的には一定である。

理解されるように、修正ＭＥＬＭＳアルゴリズムは、本質的に、フィルタ処理された入力信号が生成される修正にすぎず、フィルタ処理された入力信号は、伝達関数

を用いてＫクロスオーバーフィルタモジュールを通じてスペクトルで制限される。クロスオーバーフィルタモジュールは複素伝達関数を有し得るが、位相が分光規制のために必要とされず、適合プロセスを妨害しさえするので、所望分光規制を達成するために、ほとんど用途において、伝達関数

の振幅だけを使用するのに十分である。適用可能なクロスオーバーフィルタの典型的な周波数特性の振幅は、図３６に描写される。

すべての４つの位置における対応する振幅周波数応答、及び（サンプルの）経時の等化フィルタ（そのインパルス応答を表示する）のフィルタ係数は、それぞれ図３７及び３８に示される。図３７に示される振幅特性、及び図３８に示されるクロストークキャンセルを確立する等化フィルタのインパルス応答は、０．２５のガウスウィンドウを有するウィンドウ表示を含む周波数制約、事前呼び出し制約、及び振幅制約と組み合わされて、図７に示されるセットアップのラウドスピーカＦＬ_ＳｐｋｒＨ、ＦＬ_ＳｐｋｒＬ、ＦＲ_ＳｐｋｒＨ、ＦＲ_ＳｐｋｒＬ、ＳＬ_Ｓｐｋｒ、ＳＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲ_Ｓｐｋｒ等のより遠距離のスピーカに独占的に関連して等化フィルタを適用するとき、４つの位置に関する。

図３７及び３８は、４００Ｈｚ未満のクロスオーバーフィルタモジュールを通じての出力信号の分光制限の結果を図解し、それは、図７に示されるセットアップにおける前方ウーファＦＬ_ＳｐｋｒＬ及びＦＲ_ＳｐｋｒＬの小さい影響であり、図３７と２７との比較から分かるように、クロストークキャンセルに対する任意の著しい影響の欠如である。これらの結果は、また、図３９及び図３１に示されるボード線図を比較するとき、支援され、図３９に示される図は、図３７及び図３８の基礎を形成する同じセットアップに基づき、ウーファＦＬ_ＳｐｋｒＬとＦＲ_ＳｐｋｒＬに供給される信号の著しい変更を示す（それらが前部一ＦＬ_Ｐｏｓ及びＦＲ_Ｐｏｓの隣にあるとき）。周波数制約を有するシステム及び方法は、前述のように、いくつかの用途において、低周波数においてある特定の欠点（振幅の低下）を示す傾向がある場合がある。したがって、周波数制約は、例えば、図４０に関連して以下に議論されるように、代わりに実装され得る。

図４０に示されるように、適切に修正されたＭＥＬＭＳアルゴリズムのフローチャートは、図３４に関連して上述したシステムと方法に基づくが、代わりに、特定の制約を有するか有しない、本明細書に説明される任意の他のシステム及び方法に基づき得る。図４０に示される典型的なシステムでは、周波数制約モジュール４００１は、等化フィルタ２０５の下流に配列され得、周波数制約モジュール４００２は、等化フィルタ２０６の下流に配列され得る。周波数制約の代替の配列は、部屋伝達特性において、すなわち、ラウドスピーカに供給された信号を事前フィルタ処理することを通じて実際の発生している伝達関数

において、及び図４０

によって指示されるそれらのモデル

の伝達関数において、クロスオーバーフィルタの複雑な影響（振幅及び位相）を減少させることを考慮に入れる。ＭＥＬＭＳアルゴリズムへのこの修正は、以下の方程式で説明され得る。

式中、

は、

の近似値である。

図４１は、等化フィルタが適用され、より遠距離のラウドスピーカのみ、すなわち、図７に示されるセットアップのＦＬ_ＳｐｋｒＨ、ＦＬ_ＳｐｋｒＬ、ＦＲ_ＳｐｋｒＨ、ＦＲ_ＳｐｋｒＬ、ＳＬ_Ｓｐｋｒ、ＳＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲ_Ｓｐｋｒが、事前呼び出し制約、振幅制約（０．２５のガウスウィンドウを有するウィンドウ表示）、及び部屋伝達関数に含まれる周波数制約に関連して使用される場合の、上述した４つの位置で振幅周波数応答を図解している図である。対応するインパルス応答は図４２に示され、対応するボード線図は図４３に示される。図４１〜４３で分かるように、クロスオーバーフィルタは、前方位置ＦＬ_Ｐｏｓ及びＦＲ_Ｐｏｓの隣のウーファＦＬ_ＳｐｋｒＬ及びＦＲ_ＳｐｋｒＬに著しい影響を及ぼす。特に図４１と３７とを比較するとき、図４１の図が基づく周波数制約が、下部周波数においてより異なるフィルタ処理効果を考慮に入れ、クロストークキャンセルパフォーマンスが５０Ｈｚを超える周波数で少し悪化することが分かる。

用途に従って、少なくとも１つの（他の）音響心理学的誘因制約は、単独で、または、他の音響心理学的誘因であるか音響心理学的誘因でない制約（ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォン制約等）と組み合わされて、使用され得る。例えば、振幅制約だけを使用するときの等化フィルタの時間挙動、すなわち、元々の位相を維持するときの振幅周波数特性の非線形平滑化（図２６に描写されるインパルス応答を比較する）は、いらいらさせるトーンの事後呼び出しとして聴取者によって知覚される。この事後呼び出しは、以下の通りにエネルギー時間曲線（ＥＴＣ）に基づいて説明され得る事後呼び出し制約を通じて抑制され得る。

ゼロパディング：

式中、

は、長さＮ／２を有するＭＥＬＭＳアルゴリズムにおけるｋ番目の等化フィルタのためのフィルタ係数の終集合であり、０は、長さＮを有するゼロ列ベクトルである。

ＦＦＴ変換：

ＥＴＣ算出：

式中、

は、ｔ番目の繰り返しステップ（矩形ウィンドウ）におけるｋ番目の等化フィルタのスペクトルの実数部であり、

ｋ番目の等化フィルタの滝図を表示し、それは、対数領域内でＮ／２の長さを有する単一の側波帯スペクトルのすべてのＮ／２振幅周波数応答を含む。

典型的車両の室内のインパルス応答のＥＴＣを算出して、結果として生じるＥＴＣを、上述したＭＥＬＭＳシステムまたは方法において前部左高周波数ラウドスピーカＦＬ_ＳｐｋｒＨに供給された信号のＥＴＣと比較するとき、ある特定の周波数範囲で示される減衰時間が有意により長く、それが、事後呼び出しの根底にある原因と見なされ得ることが分かる。さらに、上述したＭＥＬＭＳシステム及び方法の室内のインパルス応答に含まれるエネルギーが、減衰プロセスの後の時点で大きすぎる場合があることが分かる。事前呼び出しが抑制される方法に類似して、事後呼び出しは、（聴覚）事後マスキングと呼ばれる人間の耳の音響心理学的な特性に基づく事後呼び出し制約を通じて抑制され得る。

聴覚マスキングは、１つの音の認識が別の音の存在によって影響を受けるとき発生する。周波数領域における聴覚マスキングは、同時マスキング、周波数マスキング、または分光マスキングとして知られている。時間領域における聴覚マスキングは、時間マスキングまたは非同時マスキングとして知られている。マスキングされていない閾値は、現在のマスキング信号なしで知覚され得る信号で最も静かなレベルである。マスキングされた閾値は、特定のマスキング騒音と組み合わせられるとき、知覚される信号で最も静かなレベルである。マスキングの量は、マスキングされた閾値とマスキングされていない閾値との間の差である。マスキングの量は、標的の信号とマスキング音との両方の特性に依存して変動し、個々の聴取者にも特有であることになる。音が原音と同じ期間の騒音または不必要な音によって不可聴になるとき、同時マスキングが発生する。突然の刺激音が不可聴の刺激の直前または直後に存在する他の音を作るとき、時間マスキングまたは非同時マスキングが発生する。マスキング音の直前に音を不明瞭にするマスキングは、逆向性マスキングまたは事前マスキングと呼ばれ、マスキング音の直後に音を不明瞭にするマスキングは、順向性マスキングまたは事後マスキングと呼ばれる。時間マスキングの効果は、マスキング音のオンセット及びオフセットから指数的に減衰し、図４４に示されるように、オンセット減衰は約２０ｍｓ続き、オフセット減衰は約１００ｍｓ続く。

周波数に対する群遅延差の逆指数関数を描写している典型的なグラフが図４５に示され、事後マスキング閾値としての周波数に対する位相差の対応する逆指数関数が図４６に示される。「事後マスキング」閾値は、等化フィルタでの事後呼び出しを避ける制約として、本明細書では理解される。制限群遅延関数（周波数に対する群遅延差）の形で制約を示す図４５から分かるように、周波数が増加するとき、事後マスキング閾値は減少する。約１Ｈｚの周波数である一方、約２５０ｍｓの期間を有する事後呼び出しは、約５００Ｈｚの周波数で、聴取者にとって受容可能であり得、閾値は、すでに約５０ｍｓであり、５ｍｓの近似漸近エンド値を有するより高い周波数に到達し得る。図４５に示される曲線は制限位相関数に容易に変形され得、それは、周波数に対する位相差曲線として図４６に示される。事後呼び出し（図４５及び４６）と事前呼び出し（図３及び４）との曲線の形状が全く類似しているので、同じ曲線が、異なるスケーリングで、事後呼び出しと事前呼び出しとの両方に使用され得る。事後呼び出し制約は、以下の通りに説明され得る。

規格値：

は、（サンプルの）Ｎ／２の長さを有する時間ベクトルであり、

ｔ_０＝０は、時間における開始点であり、

ａ０_ｄｂ＝０ｄＢは開始レベルであり、

ａ１_ｄｂ＝６０ｄＢは終了レベルであり、

勾配：

は、（ｄＢ／ｓの）制限関数の勾配であり、

は、（ＦＦＴビンの）周波数ｎにおける（ｓの）事後呼び出しを抑制する群遅延の差関数である。

制限関数：

は、（ｄＢの）ｎ番目の周波数ビンのための時間制限関数であり、

は、（ＦＦＴビンの）単一の側波帯スペクトルのビン数を表示している周波数インデックスである。

時間補償／スケーリング：

０は、長さｔ_Ｍａｘを有するゼロベクトルであり、

ｔ_Ｍａｘは、ｎ番目の制限関数がその最大値を有する時間インデックスである。

線形化：

ＥＴＣの制限：

室内のインパルス応答の算出：

は、事後呼び出し制約を含むｋ番目のチャネル（ラウドスピーカに供給される信号）の修正された室内のインパルス応答である。

上記の方程式で分かるように、事後呼び出し制約は、ＥＴＣの時間制限にここでは基づき、該ＥＴＣは、周波数依存であり、その振動数依存は、群遅延差関数

に基づく。群遅延差関数

を表示している典型的な曲線は、図４５に示される。所与の時間内で

、図４７に示されるように、制限関数

のレベルは、閾値ａ０_ｄＢ及びａ１_ｄｂに従って減少する。

各々の周波数ｎに対して、図４７に示されるような時間制限関数は、算出されて、ＥＴＣ行列に適用される。対応するＥＴＣ回のベクトルの値が周波数ｎで

によって与えられる対応する閾値を超えるならば、ＥＴＣ時間ベクトルは閾値からその距離に従ってスケーリングされる。このように、群遅延差関数

によって必要とされるように、等化フィルタが、それらのスペクトルにおいて、周波数依存時間低下を示すことが確実にされる。群遅延差関数

が音響心理学的条件（図４４を参照）によって設計されるように、聴取者をいらいらさせる事後呼び出しは、避けられるか、受容可能な程度に少なくとも減少させられ得る。

ここで図４８を参照して、事後呼び出し制約は、例えば、図４０に関連して（または本明細書に説明される任意の他のシステム及び方法で）、上述したシステム及び方法において実装され得る。図４８に示される典型的なシステムでは、組み合わされた振幅及び事後呼び出し制約モジュール４８０１と４８０２は、振幅制約モジュール２２０１及び２２０２の代わりに使用される。図４９は、等化フィルタが適用され、より遠距離のラウドスピーカのみ、すなわち、図７に示されるセットアップのＦＬ_ＳｐｋｒＨ、ＦＬ_ＳｐｋｒＬ、ＦＲ_ＳｐｋｒＨ、ＦＲ_ＳｐｋｒＬ、ＳＬ_Ｓｐｋｒ、ＳＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲ_Ｓｐｋｒが、事前呼び出し制約、振幅制約（０．２５のガウスウィンドウを有するウィンドウ表示）、部屋伝達関数に含まれる周波数制約、及び事後呼び出し制約に関連して使用される場合の、図７に関連して上述した４つの位置で振幅周波数応答を図解している図である。

対応するインパルス応答は図５０に示され、対応するボード線図は図５１に示される。図４９に示される図を図４１に示される図と比較するとき、事後呼び出し制約がクロストークキャンセルパフォーマンスをわずかに悪化させることが分かる。他方、図５０に示される事後呼び出しは、図４２に示される図ではより小さくなり、それは、図４０に示されるシステム及び方法に関する。図５１に示されるボード線図から明らかなように、事後呼び出し制約は、位相特性にいくらかの影響を及ぼし、例えば、位相曲線は平滑化される。

事後呼び出し制約を実装する別の方法は、ウィンドウ表示の振幅制約に関連して、上述したウィンドウ表示手順でそれを統合することである。時間領域における事後呼び出し制約は、ウィンドウ表示の振幅制約として同様の方法で、前述のように、スペクトルでウィンドウ表示され、そのため、両方の制約は、１つの制約に結合され得る。これを達成するために、各々の等化フィルタは、繰り返しプロセスの終わりに排他的にフィルタ処理され、等距離の周波数点がＦＦＴ分析に類似している余弦信号の集合から始まる。その後、それに応じて算出された時間信号は、周波数依存ウィンドウ関数を用いて加重される。ウィンドウ関数は、増加する周波数と共に短縮され得、そのため、フィルタ処理が、より高い周波数のために向上させられ、ひいては、非線形平滑化が、確立される。また、指数的に傾斜したウィンドウ関数が、使用され得、その時間構造は、図４５に描写される群遅延差関数に類似している群遅延によって決定される。

自由にパラメータ化可能で、長さが周波数依存である実装されたウィンドウ関数は、指数関数的、直線性、ハミング、ハニング、ガウス、または任意の他の適切な種類のものであり得る。単純さのために、本実施例で使用されるウィンドウ関数は、指数関数的な種類である。制限関数の終端点ａ１_ｄＢは、クロストークキャンセルパフォーマンスを向上するために、周波数依存（例えば、ｎが増加するとき、ａ１_ｄＢ（ｎ）が減少し得る周波数依存制限関数ａ１_ｄＢ（ｎ））であり得る。

群遅延関数

によって定義された時間以内に、レベルが、周波数依存終端点ａ１_ｄＢ（ｎ）によって特定された値に落ち、それが、余弦関数を通じて修正され得るように、ウィンドウ関数はさらに構成され得る。すべてのそれに応じてウィンドウ表示された余弦信号は、引き続いて加算され、その合計は、スケーリングされ、等化フィルタのインパルス応答を提供し、その振幅周波数特性は、平滑化されるように見え（振幅制約）、その減衰挙動は、所定の群遅延差関数に従って修正される（事後呼び出し制約）。ウィンドウ表示が時間領域内で実施されるので、それは、振幅周波数特性だけでなく、位相周波数特性にも影響を及ぼし、そのため、周波数依存非線形複素平滑化が達成される。ウィンドウ表示技法は、以下に掲げる方程式によって説明され得る。

規格値：

は、（サンプルの）Ｎ／２の長さを有する時間ベクトルであり、

ｔ_０＝０は、時間における開始点であり、

ａ０_ｄｂ＝０ｄＢは開始レベルであり、

ａ１_ｄｂ＝−１２０ｄＢは下側閾値である。

レベル制限：

は、レベル制限であり、

は、レベル修正関数であり、

、式中、

は、単一の側波帯スペクトルのビン数を表示している周波数インデックスである。

余弦信号行列：

は、余弦信号行列である。

ウィンドウ関数行列：

は、ｄＢ／ｓの制限関数の勾配であり、

は、ｎ番目の周波数ビンにおいて事後呼び出しを抑制するための群遅延差関数であり、

は、ｎ番目の周波数ビンのための時間制限関数であり、

は、すべての周波数依存ウィンドウ関数を含む行列である。

フィルタ処理（用途）：

式中、

、余弦行列フィルタであり、ｗ_ｋは長さＮ／２を有するｋ番目の等化フィルタである。

ウィンドウ表示及びスケーリング（用途）：

は、前に説明された方法によって導き出されるｋ番目のチャネルの円滑化された等化フィルタである。

典型的な周波数依存レベル制限関数ａ１_ｄＢ（ｎ）及び典型的なレベル制限

の振幅時間曲線は、図５２に描写される。レベル制限関数ａ１_ｄＢ（ｎ）は、下部周波数が上部周波数より制限されなかったという趣旨で、図５３に増幅周波数曲線として示されるレベル修正関数

、によって修正された。指数ウィンドウに基づくウィンドウ関数ＷｉｎＭａｔ（ｎ，ｔ）は、周波数２００Ｈｚ（ａ）、２，０００Ｈｚ（ｂ）、及び２０，０００Ｈｚ（ｃ）において図５４に図解される。図５５〜５７においてさらに分かるように、振幅及び事後呼び出し制約は、このように、何ら重大著しいパフォーマンス低下なしで、互いにこのように組み合わされ得る。

図５５は、等化フィルタが適用され、より遠距離のラウドスピーカのみ、すなわち、図７に示されるセットアップのＦＬ_ＳｐｋｒＨ、ＦＬ_ＳｐｋｒＬ、ＦＲ_ＳｐｋｒＨ、ＦＲ_ＳｐｋｒＬ、ＳＬ_Ｓｐｋｒ、ＳＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲ_Ｓｐｋｒが、事前呼び出し制約、周波数制約、ウィンドウ表示の振幅、及び事後呼び出し制約に関連して使用される場合の、図７に関連して上述した４つの位置で振幅周波数応答を図解している図である。対応するインパルス応答（増幅時間図）は図５６に示され、対応するボード線図は図５７に示される。前述のウィンドウ表示技法は、より高い周波数で分光成分の著しい現象を考慮に入れ、それは、より便利であると聴取者によって知覚される。この特別なウィンドウ表示技法が、ＭＩＭＯシステムにおいて適用可能であるだけでなく、一般的な等化システムまたは計測システム等の制約を使用する任意の他のシステム及び方法にも適用されることに留意されたい。

上述した実施例のほとんどにおいて、より遠距離のラウドスピーカのみ、すなわち、図７に示されるセットアップのＦＬ_ＳｐｋｒＨ、ＦＬ_ＳｐｋｒＬ、ＦＲ_ＳｐｋｒＨ、ＦＲ_ＳｐｋｒＬ、ＳＬ_Ｓｐｋｒ、ＳＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲ_Ｓｐｋｒが使用された。しかしながら、ラウドスピーカＦＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＬ_Ｓｐｋｒ、ＦＲＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＬ_Ｓｐｋｒ、ＲＬＲ_Ｓｐｋｒ、ＲＲＬ_Ｓｐｋｒ、及びＲＲＲ_Ｓｐｋｒ等のより密接に配列されたラウドスピーカを利用することは、追加のパフォーマンス向上を提供し得る。したがって、図７に示されるセットアップにおいて、ヘッドレスト内に配置される８つのラウドスピーカを含むすべてのラウドスピーカは、クロストークキャンセルパフォーマンスを考慮してウィンドウ表示の事後呼び出し制約のパフォーマンスを評価するために利用される。明るいゾーンが前部左位置において確立され、３つの暗いゾーンが３つの残りの位置において生成されると仮定される。

図５８は、振幅周波数曲線を通じて、明るいゾーンにおける調性のための参照で、同時に事前呼び出し制約に適用され得る標的関数を図解する。適用されたウィンドウ表示（ウィンドウ表示の事後呼び出し制約）を有する及び有さない図５８に示される標的関数に基づく典型的なイコライザフィルタのインパルス応答は、線形領域内の増幅時間曲線として図５９に描写され、対数領域内の振幅時間曲線として図６０に描写される。ウィンドウ表示の事後呼び出し制約が、ＭＥＬＭＳアルゴリズムに基づいて、等化フィルタ係数の減衰時間、ひいては等化フィルタのインパルス応答を有意に減少させることができることは、図６０から明らかである。

図６０から、減衰が音響心理学的な条件に従っていることが分かり、それは、クロストークキャンセルパフォーマンスを悪化させることなく周波数が増加するとき、時間の短縮の有効性が連続的に増加することを意味する。さらに、図６１は、図５８に図解される標的関数がほとんど完全に満たされることを証明する。図６１は、事前呼び出し制約、周波数制約、ウィンドウ表示の振幅、及びウィンドウ表示の事後呼び出し制約と組み合わせて、図７に示されるセットアップのすべてのラウドスピーカ（ヘッドレスト内のラウドスピーカを含む）、及び等化フィルタを使用する場合、図７に関連して上述した４つの位置において振幅周波数応答を図解している図である。対応するインパルス応答は図６２に示される。一般に、事前呼び出し制約等のあらゆる種類の音響心理学的な制約、振幅制約、事後呼び出し制約、ならびに周波数制約及び空間制約等のあらゆる種類のラウドスピーカ―部屋―マイクロフォン制約は、必要に応じて組み合わせられ得る。

図６３を参照して、図１に関連して上述したシステム及び方法は、修正されて、個々のサウンドゾーンを生成するだけでなく、任意の所望波動場（可聴化として知られる）も生成し得る。これを達成するために、図１に示されるシステム及び方法は、制御可能な一次パス６３０１によって置換された一次パス１０１を考慮して修正された。一次パス６３０１は、音源部屋６３０２、例えば、所望聴取部屋によって制御される。二次パスは、車両６３０３の内部等の標的の部屋として実装され得る。図６３に示される典型的なシステム及び方法は、所望聴取部屋６３０２（例えば、コンサートホール）の音響効果が１つの特定の実際の聴取位置の周りのサウンドゾーン内に確立される（モデリングされる）単純なセットアップに基づき、同じセットアップは図７（例えば、車両内部６３０３の前部左位置）に示されるようなものである。聴取位置は、聴取者の耳の位置、つまり、聴取者の２つの耳の間の点、または標的の部屋６３０３のある特定の位置における頭の周りのエリアであり得る。

音源部屋及び標的の部屋における音響測定は、同じマイクロフォン配列、すなわち、同じ音響学的特性を有する同じ数のマイクロフォンを用いて行われ、互いに対して同じ位置に配置され得る。ＭＥＬＭＳアルゴリズムが伝達関数Ｗ（ｚ）を有するＫ等化フィルタのために係数を生成するように、同じ音響状況は、音源部屋での対応する位置のように標的の部屋でのマイクロフォン位置において存在し得る。本実施例では、これは、仮想中心スピーカが、音源部屋６３０２において測定されるのと同じ特性を有する標的の部屋６３０３の前部左位置において、創出され得ることを意味する。上述したシステム及び方法は、図６４に示されるセットアップで分かるように、いくつかの仮想線源を生成するためにこのように使用され得る。前部左ラウドスピーカＦＬならびに前部右ラウドスピーカＦＲが、それぞれ高周波数のラウドスピーカＦＬ_ＳｐｋｒＨ及びＦＲ_ＳｐｋｒＨならびに低周波数のラウドスピーカＦＬ_ＳｐｋｒＬ及びＦＲ_ＳｐｋｒＬを有するラウドスピーカアレイに対応する点に留意されたい。本実施例では、音源部屋６４０１及び標的の部屋６３０３は、５．１オーディオセットアップであり得る。

しかしながら、単一の仮想線源は、標的の部屋でモデリングされ得るだけでなく、多数のＩ仮想線源も同時にモデリングされ得、Ｉ仮想線源の各々に関して、対応する等化フィルタ係数集合Ｗ_ｉ（ｚ）（Ｉは０、…、Ｉ−１）が算出される。例えば、図６４に示されるように、前部左位置で仮想５．１システムをモデリングするとき、５．１システムのためのＩＴＵ規格に従って配置されるＩ＝６仮想線源が生成される。多数の仮想線源を有するシステムの手法は、Ｉ一次パス行列Ｐ_ｉ（ｚ）が音源部屋内で決定されて、標的の部屋内でセットアップされるラウドスピーカに適用される１つの仮想線源だけを有するシステムの手法と類似している。引き続いて、Ｋ等化フィルタのための等化フィルタ係数Ｗ_ｉ（ｚ）の集合は、修正されたＭＥＬＭＳアルゴリズムを通じて各々の行列Ｐ_ｉ（ｚ）のために適応的に決定される。図６５に示されるように、Ｉ×Ｋ等化フィルタは、次いで、重畳されて、適用される。

図６５は、Ｉフィルタ行列６５０１〜６５０６を形成する適切に生成されたＩ×Ｋ等化フィルタの用途のフローチャートであり、運転者の位置における５．１規格に従ってＩ＝６仮想音源を近似音声再生に提供する。５．１規格に従って、ラウドスピーカ位置Ｃ、ＦＬ、ＦＲ、ＳＬ、ＳＲ、及びＳｕｂに関する６つの入力信号は、６つのフィルタ行列６５０１〜６５０６に供給される。等化フィルタ行列６５０１〜６５０６は、等化フィルタ係数Ｗ_１（ｚ）〜Ｗ_６（ｚ）のＩ＝６の集合を提供し、該係数において、各々の集合は、Ｋ等化フィルタを含み、ひいてはＫ出力信号を提供する。フィルタ行列の対応する出力信号は、加算器６５０７〜６５２１を通じて加算されて、次いで、標的の部屋６３０３内に配列されるそれぞれのラウドスピーカに供給される。例えば、ｋ＝１を有する出力信号は、加算されて、前部右ラウドスピーカ（アレイ）６５２３に供給され、ｋ＝２を有する出力信号は、加算されて、前部左ラウドスピーカ（アレイ）６５２２に供給され、ｋ＝６を有する出力信号は、加算されて、サブウーファー６５２４等に供給される。

波動場は、図６６に示されるように、任意の数の位置、例えば、標的の部屋６６０１の４つの位置において、マイクロフォンアレイ６６０３〜６６０６内に、確立され得る。４×Ｍを提供しているマイクロフォンアレイは、加算モジュール６６０２内で加算され、Ｍ信号ｙ（ｎ）を減算器１０５に提供する。修正ＭＥＬＭＳアルゴリズムは、仮想音源の位置の制御だけでなく、水平入射角（方位）、垂直入射角（高度）、及び仮想音源と聴取者との間の距離を考慮に入れる。

さらに、フィールドは、その固有モード（すなわち球面調和関数）にコード化され得、それらは、引き続いて、再びデコードされて、元々の波動場と同一か、少なくとも非常に類似しているフィールドを提供する。デコーディングの間、波動場は、動的に修正され得る。例えば、回転され、ズームインまたはズームアウトされ、しっかり固定され、引き延ばされ、前後に推移される等され得る。その固有モードに音源部屋内の音源の波動場をコード化して、標的の部屋においてＭＩＭＯシステムまたは方法を通じて固有モードをコード化することによって、仮想音源は、標的の部屋でその３次元位置を考慮して、このように動的に修正され得る。図６７は、Ｍ＝４の次数までの典型的な固有モードを描写する。これらの固有モード（例えば、図６７に示される周波数から独立した形を有する波動場）は、ある度合い（次数）の等化フィルタ係数の特定の集合を通じてモデリングされ得る。その次数は、基本的に、音響システムの上限遮断周波数等の標的の部屋に存在する音響システムに依存する。遮断周波数がより高いほど、次数はより高くなければならない。

聴取者からより遠く離れており、したがって、ｆ_Ｌｉｍ＝４００〜６００Ｈｚの遮断周波数を示す標的の部屋におけるラウドスピーカに関して、十分な次数はＭ＝１であり、それらは、３次元において、第１のＮ＝（Ｍ＋１）^２＝４球面調和関数であり、２次元において、Ｎ＝（２Ｍ＋１）＝３である。

式中、ｃは、音の速さ（２０°Ｃで３４３ｍ／ｓ）であり、Ｍは、固有モードの次数であり、Ｎは、固有モードの数であり、Ｒは、ゾーンの聴取表面の半径である。

対照的に、追加のラウドスピーカが聴取者（例えば、ヘッドレストラウドスピーカ）にさらに近くに配置されるとき、次数Ｍは、Ｍ＝２またはＭ＝３に最大の遮断周波数に依存して増加し得る。遠い場条件が支配的である、すなわち、波動場が平面波に分けられ得ると仮定すると、その波動場は、以下のように、フーリエ・ベッセル級数として説明され得る。

式中、

は、アンビソニック係数（Ｎ番目の球面調和関数の加重係数）であり、

は、ｍ番目の次数、ｎ番目の等級（実数部σ＝１、虚数部σ＝―１）の複素球面調和関数であり、

は、位置ｒ＝（ｒ、θ、φ）における音圧のスペクトルであり、Ｓ（ｊω）は、分光領域内の入力信号であり、ｊは、複素数の虚数単位であり、ｊ_ｍ（ｋｒ）は、ｍ番目の次数の第１の種の球ベッセル関数である。

複素球面調和関数

は、図６８に描写されるように、次いで、標的の部屋におけるＭＩＭＯシステム及び方法によって、すなわち、対応する等化フィルタ係数によってモデリングされ得る。対照的に、アンビソニック係数

は、音源部屋または部屋シミュレーションにおいて波動場の分析から導き出される。図６８は、第１のＮ＝３の球面調和関数がＭＩＭＯシステムまたは方法を通じて標的の部屋において生成される用途のフローチャートである。３つの等化フィルタ行列６８０１〜６８０３は、入力信号ｘ［ｎ］からの運転者の位置における近似音声再生のための仮想音源の第１の３つの球面調和関数（Ｗ，Ｘ、及びＹ）を提供する。等化フィルタ行列６８０１〜６８０３は、各々の集合がＫ等化フィルタを含み、ひいてはＫ出力信号を提供する等化フィルタ係数Ｗ_１（ｚ）〜Ｗ_３（ｚ）の３つの集合を提供する。フィルタ行列の対応する出力信号は、加算器６８０４〜６８０９を通じて加算されて、次いで、標的の部屋６８１４に配列されたそれぞれのラウドスピーカに供給される。例えば、ｋ＝１を有する出力信号は、加算されて、前部右ラウドスピーカ（アレイ）６８１１に供給され、ｋ＝２を有する出力信号は、加算されて、前部左ラウドスピーカ（アレイ）６８１０に供給され、ｋ＝Ｋを有する最後の出力信号は、加算されて、サブウーファー６８１２に供給される。聴取位置６８１３において、次いで、１つの仮想線源の所望波動場を一緒に形成する第１の３つの固有モードＸ、Ｙ、及びＺが生成される。

デコードしている間、回転要素が導入される以下の実施例から分かるように、修正は単純な方法で行われ得る。

式中、

は、所望方向で球面調和関数を回転させるモード加重係数である

。

図６９を参照して、音源部屋の音響効果を測定する配列は、マイクロフォンアレイ６９０１を含み得、そこでは、多数のマイクロフォン６９０３〜６９０６がヘッドバンド６９０２上で配置される。ヘッドバンド６９０２は、音源部屋にあるときに聴取者６９０７によって着用され、聴取者の耳よりわずかに上に位置付けられ得る。単一のマイクロフォンの代わりに、マイクロフォンアレイは、音源部屋の音響効果を測定するために使用され得る。マイクロフォンアレイは、平均聴取者の頭の直径に対応する直径を有する円の上、及び平均聴取者の耳に対応する位置に配列された少なくとも２つのマイクロフォンを含む。アレイのマイクロフォンのうちの２つは、平均聴取者の耳の位置に、またはその少なくとも近くに配置され得る。

聴取者の頭の代わりに、人間の頭に類似した特性を有する任意の人工の頭または剛体球も使用され得る。さらに、追加のマイクロフォンは、円上以外の位置に（例えば、さらなる円上、または、剛体球上の任意の他のパターンに従って）配列され得る。図７０は、剛体球７００１上の多数のマイクロフォン７００２を含むマイクロフォンアレイを描写し、そこでは、マイクロフォン７００２のいくつかが、少なくとも１つの円７００３上に配列され得る。循環７００３は、聴取者の耳の位置を含む円に対応するように配列され得る。

代わりに、多数のマイクロフォンは、耳の位置を含む多数の円上に配列され得るが、該多数のマイクロフォンは、周りに人間の耳があり、人工の頭または他の剛体球の場合にあるとされるエリアに集中する。マイクロフォン７１０２が聴取者７１０１によって着用された耳カップ７１０３上に配列される配列の実施例が、図７１に示される。マイクロフォン７１０２は、人間の耳の位置の周りで、半球上の規則的なパターンで配置され得る。

音源部屋における音響効果を測定する他の代替のマイクロフォン配列は、人工の頭を含み得、耳の位置で２つのマイクロフォン（平面のパターンに配列されたマイクロフォン、または、剛体球上に（準）規則的な様式に置かれたマイクロフォン）を用いて、アンビソニック係数を直接測定することができる。

図５２〜図５４に関連して再び上の説明を参照して、図７２に示されるような統合された事後呼び出し制約を有する振幅制約を提供する典型的なプロセスは、フィルタモジュールの伝達関数を反復的に適応させること（７２０１）と、適応時に、等距離の周波数及び等増幅を有する余弦信号の集合をフィルタモジュールに入力すること（７２０２）と、周波数依存ウィンドウ関数を用いて、フィルタモジュールによって出力された信号を加重すること（７２０３）と、フィルタ処理されたウィンドウ表示の余弦信号を加算して、加算信号を提供すること（７２０４）と、加算信号をスケーリングして、Ｋ等価フィルタモジュールの伝達関数を制御するフィルタモジュールの更新されたインパルス応答を提供すること（７２０５）と、を含み得る。

フィルタモジュールとフィルタ制御モジュールとの両方が、車両に実装され得るが、代わりに、フィルタモジュールだけが車両に実装され得、フィルタ制御モジュールが車両の外側にあり得ることに、上記のシステム及び方法において留意されたい。別の代替として、フィルタモジュール及びフィルタ制御モジュールは、車両の外側、例えば、コンピュータ中に実装され得、フィルタモジュールのフィルタ係数は、車両に配置された影フィルタにコピーされ得る。さらに、適応は、場合によっては、一回のプロセスまたは連続的なプロセスであり得る。

本発明の様々な実施形態が説明された一方、より多くの実施形態及び実装形態が本発明の範囲内で可能であることは当業者に明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物の観点を除いて制限されるものではない。

Claims (14)

1. 標的ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステムにおいて聴取位置の周りで音波動場を生成するように構成されるシステムであって、ラウドスピーカの各グループが少なくとも１つのラウドスピーカを有する、ラウドスピーカのＫ≧１のグループのラウドスピーカアレイが、前記聴取位置の周りに配置され、マイクロフォンの各グループが少なくとも１つのマイクロフォンを有する、マイクロフォンのＭ≧１のグループのマイクロフォンアレイが、前記聴取位置において配置され、前記システムが、
   前記ラウドスピーカのグループの上流かつ入力信号パスの下流の信号パス内に配列され、制御可能な伝達関数を有する、Ｋ等化フィルタモジュールと、
   前記マイクロフォンのグループの下流かつ前記入力信号パスの下流の信号パス内に配列され、前記マイクロフォンのＫグループからのエラー信号、及び前記入力信号パス上の入力信号に基づく適応型制御アルゴリズムに従って、前記Ｋ等化フィルタモジュールの伝達関数を制御する、Ｋフィルタ制御モジュールと、を備え、
   前記マイクロフォンアレイが、聴取者の頭の周りに、人工の頭の周りもしくは中に、または剛体球の周りもしくは中に環状に配置されるマイクロフォンの少なくとも２つの第１のグループを備える、前記システム。
2. 聴取者の頭、人工の頭、または剛体球の周りに環状に配置されたマイクロフォンの少なくとも１つの第２のグループをさらに備える、請求項１に記載の前記システム。
3. マイクロフォンの少なくとも２つの第３のグループをさらに備え、前記マイクロフォンの少なくとも２つの第３のグループ及び前記マイクロフォンの第１のグループが、聴取者の頭の周りに、人工の頭の周りもしくは中に、または剛体球の周りもしくは中に、一緒に球状に配置される、請求項１に記載の前記システム。
4. 前記マイクロフォンの球状に配置されたグループは、規則的な様式で配置される、請求項３に記載の前記システム。
5. 前記マイクロフォンの第１のグループの各々のマイクロフォンの周りに配置された、マイクロフォンの少なくとも３つの第４のグループをさらに備える、請求項１に記載の前記システム。
6. 前記マイクロフォンの少なくとも２つの第１のグループのうちの２つのグループは、前記標的ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステムにおいて、聴取者の耳がある位置、または、あるとされる位置に、あるいは、その位置の近くに配列される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記システム。
7. Ｍ一次パスモデリングモジュールが、前記マイクロフォンのグループの上流かつ前記入力パスの下流の信号パス内に配列され、
   前記一次パスモデリングモジュールは、所望音源ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステムに存在する前記一次パスをモデリングするように構成され、
   前記一次パスのモデリングは、前記音源ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステムにおける前記一次パスまたは前記固有モードの測定あるいは計算シミュレーションに基づく、請求項１〜６のいずれか一項に記載の前記システム。
8. 標的ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステムにおいて聴取位置の周りで音波動場を生成するように構成される方法であって、ラウドスピーカの各グループが少なくとも１つのラウドスピーカを有する、ラウドスピーカのＫ≧１のグループのラウドスピーカアレイが、前記聴取位置の周りに配置され、マイクロフォンの各グループが少なくとも１つのマイクロフォンを有する、マイクロフォンのＭ≧１のグループのマイクロフォンアレイが、前記聴取位置において配置され、前記方法が、
   前記ラウドスピーカのＫグループの上流かつ入力信号パスの下流の信号パス内で制御可能な伝達関数を用いてフィルタ処理を等化することと、
   前記マイクロフォンのＫグループからのエラー信号、及び前記入力信号パス上の入力信号に基づく適応型制御アルゴリズムに従って、フィルタ処理を等化する前記制御可能な伝達関数の等化制御信号を用いて制御することと、を含み、
   前記マイクロフォンアレイが、聴取者の頭の周りに、人工の頭の周りもしくは中に、または剛体球の周りもしくは中に環状に配置されるマイクロフォンの少なくとも２つの第１のグループを備える、前記方法。
9. 聴取者の頭、人工の頭、または剛体球の周りに環状に配置されたマイクロフォンの少なくとも１つの第２のグループをさらに備える、請求項８に記載の前記方法。
10. マイクロフォンの少なくとも２つの第３のグループをさらに備え、前記マイクロフォンの少なくとも２つの第３のグループ及び前記マイクロフォンの第１のグループが、聴取者の頭の周りに、人工の頭の周りもしくは中に、または剛体球の周りもしくは中に、一緒に球状に配置される、請求項８に記載の前記方法。
11. 前記マイクロフォンの球状に配置されたグループは、規則的な様式で配置される、請求項１０に記載の前記方法。
12. 前記マイクロフォンの第１のグループの各々のマイクロフォンの周りに配置された、マイクロフォンの少なくとも３つの第４のグループをさらに備える、請求項８に記載の前記方法。
13. 前記マイクロフォンの少なくとも２つの第１のグループのうちの２つのグループは、前記標的ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステムにおいて、聴取者の耳がある位置、または、あるとされる位置に、あるいは、その位置の近くに配列される、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の前記方法。
14. 前記マイクロフォンのグループの上流かつ前記入力パスの下流の信号パス内で、所望音源ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステムに存在する一次パスをモデリングすることをさらに含み、
    前記一次パスのモデリングは、前記音源ラウドスピーカ―部屋―マイクロフォンシステムにおける前記一次パスまたは前記固有モードの測定あるいは計算シミュレーションに基づく、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の前記方法。
    
    

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