JP2019506058A - 没入型オーディオ再生のための信号合成 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は2016年1月19日出願の米国暫定出願第62/280,134(特許文献1)、2016年9月28日出願の米国暫定出願第62/400,699(特許文献2)、および2016年12月11日出願の米国暫定出願第62/432,578(特許文献3)の恩恵を主張し、それらはここに参照して取り入れられる。
当技術分野で知られているオーディオミキシングおよび編集ツールにより、ユーザは、複数の入力オーディオトラック(例えば、異なる楽器および/または音声から記録された)を左と右のステレオ出力信号に結合することができる。しかしながら、このようなツールは、一般に、左と右の出力間で入力を分割する際の柔軟性が限定的であり、リスナーが実際の環境から得るオーディオ没入感を再現することはできない。サラウンドサウンドをステレオに変換するための当該技術分野で知られている方法は、同様に元の録音の没入型オーディオ体験を維持することができない。
・ユーザが指定した任意の音源位置を有する、1つまたは複数のモノラルトラックからステレオ出力の合成。
・サラウンド録音(5.1や7.1など)のステレオ出力への変換、ここで音源位置は、標準スピーカの位置に対応。
・ライブコンサートやその他のライブイベントからのリアルタイムステレオ生成、任意の音源位置に配置された複数のマイクからの同時入力、そしてステレオへのオンラインダウンミキシング。(この種のリアルタイムダウンミキシングを実行する装置は、例えば、イベントのサイトに駐車された放送バンに設置することができる)。
他の用途は、本明細書を読んだ後の当業者には明らかであろう。そのような用途はすべて本発明の範囲内にあると考えられる。
図1は、本発明の一実施形態による、オーディオ合成および再生のためのシステム20の絵画的概略図である。システム20は、複数のオーディオ入力を受信し、そのそれぞれは、それぞれのモノラルオーディオトラックおよび、オーディオ入力に関連づけられるべき、方位角座標および仰角座標を有するそれぞれの3次元(3D)音源位置を示す、対応する位置入力を有する。システムは、この例ではリスナー22が着用するステレオヘッドホン24で再生される左と右のステレオ出力信号を合成する。
ここで、χはリミッタへの入力信号、Yは出力である。出力チャンク110の結果として得られるストリームは、ステレオヘッドホン24で再生できる。
ここで、y(n)は処理されたデータ、nは離散時間変数、χは処理されるオーディオサンプルのチャンク、hは適切なHRTFフィルタ(左または右)のインパルス応答を表す畳み込みのカーネルである。ステップ118で適用されるノッチフィルタは、有限インパルス応答(FIR)拘束最小二乗フィルタであってもよく、上記の式に示されるHRTFフィルタと類似して、同様に畳み込みによって適用されてもよい。多くの例示的なシナリオにおけるHRTFフィルタおよびノッチフィルタにおいて使用され得るフィルタ係数の詳細な表現は、上記の米国仮特許出願第62/400,699号(特許文献2)に示されている。
Claims (37)
- サウンドを合成する方法であって:
それぞれモノラルオーディオトラックを有する1つまたはそれ以上の第1の入力を受信するステップと;
前記第1の入力に関連する、方位角座標および仰角座標を有するそれぞれの3次元(3D)音源位置を示す、1つまたは複数の第2の入力を受信するステップと、
前記それぞれの3次元音源位置の前記方位角座標および前記仰角座標に依存するフィルタ応答関数に基づいて、それぞれの左および右のフィルタ応答を前記第1の入力のそれぞれに割り当てるステップと、そして
前記それぞれ左および右のフィルタ応答を前記第1の入力に適用することによって左と右のステレオ出力信号を合成するステップと、
を有することを特徴とするサウンドを合成する方法。 - 前記1つ以上の第1の入力は複数の第1の入力を有し、そして前記左と右のステレオ出力信号を合成するステップは、各々の前記第1の入力に前記それぞれ左と右のフィルタ応答を適用し、それぞれ左と右のステレオ成分を生成するステップと、前記左と右のステレオ成分を全ての第1の入力にわたって合計するステップと、を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記左と右のステレオ成分を合計するステップは、前記出力信号の再生時にクリッピングを防止するために、前記合計された成分にリミッタを適用するステップを有する、ことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記第2の入力のうちの少なくとも1つは、空間での3次元軌道を特定し、そして
前記左と右のフィルタ応答を割り当てるステップは、前記3次元軌道に沿った複数の点のそれぞれにおいて、前記点の方位角座標および仰角座標に応じて前記軌道上で変化するフィルタ応答を特定するステップを有し、
前記左と右のステレオ出力信号を合成するステップは、前記第2の入力の少なくとも1つに関連する前記第1の入力に対し、前記3次元軌道に沿った前記点に対して特定された前記フィルタ応答を順次適用するステップを有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記1つ以上の第2の入力を受信するステップは:
前記軌道の開始点および開始時間を受信するステップと;
前記軌道の終了点および終了時間を受信するステップと;そして
前記軌道が前記開始時間から前記終了時間の間に横断されるように、前記開始点と前記終了点との間の前記3次元軌道を自動的に計算するステップと、
を有することを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 前記3次元軌道を自動的に計算するステップは、前記方位座標及び前記仰角座標の原点を中心とする球面上の経路を計算するステップを有する、ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記フィルタ応答関数が、前記仰角座標の関数として変化する、所与の周波数のノッチを含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 前記1つ以上の第1の入力は第1の複数のオーディオ入力トラックを含み、
前記左と右のステレオ出力信号を合成するステップは:
第2の複数の合成入力を生成するため、前記第1の複数の入力オーディオトラックを空間的にアップサンプリングするステップと、
ここにおいて前記第2の複数の合成入力は、第1の入力に関連するそれぞれの3次元音源位置とは異なるそれぞれの座標を有する合成音源位置を有し;
前記合成された3次元音源位置の方位角座標および仰角座標で計算されたフィルタ応答関数を使用して前記合成入力をフィルタリングするステップと;そして
それぞれの前記左と右のフィルタ応答を用いて前記第1の入力をフィルタリングした後、フィルタリングされた前記合成入力をフィルタリングされた前記第1の入力と加算して前記ステレオ出力信号を生成するステップと;
を有する、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 - 前記第1の複数の入力オーディオトラックを空間的にアップサンプリングするステップは、前記入力オーディオトラックにウェーブレット変換を適用して前記入力オーディオトラックのそれぞれのスペクトログラムを生成するステップと、そして前記3次元音源位置にしたがって前記スペクトログラム間を補間して、前記合成された入力を生成するステップとを有する、ことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記スペクトログラム間を補間するステップは、前記スペクトログラムにおける点の間のオプティカルフロー関数を計算するステップを有する、ことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記左と右のステレオ出力信号を合成するステップは、前記第1の入力から低周波成分を抽出するステップを有し、前記それぞれの左および右のフィルタ応答を適用するステップは、前記低周波成分抽出後の前記第1の入力をフィルタリングするステップと、そしてその後前記フィルタリングされた第1の入力に前記抽出された低周波成分を加算するステップとを有する、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 前記3次元音源位置は、前記第1の入力に関連するレンジ座標を有し、前記左と右のステレオ出力を合成するステップは、前記関連するレンジ座標に応じて前記第1の入力をさらに修正するステップを有する、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- サウンドを合成する装置であって:
それぞれモノラルオーディオトラックを有する1つまたはそれ以上の第1の入力を受信し、そして前記第1の入力に関連する、方位角座標および仰角座標を有するそれぞれの3次元(3D)音源位置を示す、1つまたは複数の第2の入力を受信するように構成される、入力インタフェースと;
前記それぞれの3次元音源位置の前記方位角座標および前記仰角座標に依存するフィルタ応答関数に基づいて、それぞれ左と右のフィルタ応答をそれぞれの前記第1の入力に割り当て、そして前記それぞれの左および右のフィルタ応答を前記第1の入力に適用することによって左と右のステレオ出力信号を合成する、ように構成される、プロセッサと;
を有することを特徴とするサウンドを合成する装置。 - 前記左と右のステレオ出力信号をそれぞれ再生するように構成される、左スピーカおよび右スピーカを有するオーディオ出力インタフェースを備える、ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 前記1つまたはそれ以上の第1の入力は複数の第1の入力を有し、前記プロセッサは、それぞれの前記第1の入力に前記それぞれの左および右のフィルタ応答を適用して、それぞれの左および右ステレオ成分を生成し、そして前記第1の入力のすべてにわたって前記左と右のステレオ成分を合計する、ように構成される、ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記出力信号の再生時のクリッピングを防止するため、前記合計された成分にリミッタを適用するように構成される、ことを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 前記第2の入力のうちの少なくとも1つは、空間内の3次元軌道を特定し、そして
前記プロセッサは、前記3次元軌道に沿った複数の点のそれぞれにおいて、前記点の方位角座標および仰角座標に応じて前記軌道上で変化するフィルタ応答を特定し、そして少なくとも1つの前記第2の入力に関連する前記第1の入力に、前記3次元軌道に沿った前記点に対して特定された前記フィルタ応答を順次適用するように構成される、ことを特徴とする請求項13に記載の装置。 - 前記プロセッサは、前記軌道の開始点と開始時間と前記軌道の終了点と終了時間を受信し、そして前記開始点と前記終了点との間の前記3次元軌道を自動的に計算し、それにより前記軌道は開始時間から終了時間まで横断される、ことを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 前記3次元軌道は、方位角座標および仰角座標の原点を中心とする球面上の経路を有する、ことを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記フィルタ応答関数は、前記仰角座標の関数として変化する、所与の周波数におけるノッチを有する、ことを特徴とする請求項13〜19のいずれかに記載の装置。
- 前記1つまたはそれ以上の第1の入力は、第1の複数のオーディオ入力トラックを有し、そして前記プロセッサは、前記第1の入力に関連するそれぞれの3次元音源位置とは異なるそれぞれの座標を有する合成3次元音源位置を有する、第2の複数の合成入力を生成するため前記第1の複数の入力オーディオトラックを空間的にアップサンプリングし、前記合成された3次元音源の方位角座標および仰角座標で計算されたフィルタ応答関数を使用して前記合成入力をフィルタリングし、そしてフィルタリングされた前記合成入力をフィルタリングされた前記第1の入力と合計してステレオ出力信号を生成する、ように構成される、ことを特徴とする請求項13〜19のいずれかに記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記入力オーディオトラックにウェーブレット変換を適用して前記入力オーディオトラックのそれぞれのスペクトログラムを生成し、そして前記3次元音源位置にしたがって前記スペクトログラム間を補間して前記合成入力を生成することにより、前記第1の複数の前記入力オーディオトラックを空間的にアップサンプリングするように構成される、ことを特徴とする請求項21に記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記スペクトログラム内の点の間で計算されたオプティカルフロー関数を使用して前記スペクトログラム間を補間するように構成される、ことを特徴とする請求項22に記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記第1の入力から低周波成分を抽出し、前記低周波成分の抽出後に前記第1の入力に前記それぞれの左と右のフィルタ応答を適用し、そしてその後前記抽出された低周波成分をフィルタリングされた前記第1の入力に加える、ように構成されることを特徴とする、請求項13〜19のいずれかに記載の装置。
- 前記3次元音源位置は、前記第1の入力に関連するレンジ座標を有し、前記プロセッサは、前記関連するレンジ座標に応答して前記第1の入力をさらに修正するように構成される、ことを特徴とする請求項13〜19のいずれかに記載の装置。
- コンピュータソフトウェアからなる製品であって、プログラム命令が格納される非一過性のコンピュータ可読媒体を有し、
前記プログラム命令はコンピュータによって読み取られると、前記コンピュータに対し:それぞれモノラルオーディオトラックを有する1つまたはそれ以上の第1の入力を受信させ、そして前記第1の入力に関連する、方位角座標および仰角座標を有するそれぞれの3次元(3D)音源位置を示す、1つまたは複数の第2の入力を受信させ、
ここにおいて前記命令は前記コンピュータに対し:前記それぞれの3次元音源位置の前記方位角座標および仰角座標に依存するフィルタ応答関数に基づいて、それぞれ左と右のフィルタ応答を前記第1の入力のそれぞれに割り当てさせ、そして前記それぞれの左と右のフィルタ応答を前記第1の入力に適用することによって左と右のステレオ出力信号を合成させる、
ことを特徴とするコンピュータソフトウェアからなる製品。 - 前記1つまたはそれ以上の第1の入力は複数の第1の入力を有し、そして前記命令は前記コンピュータに対し、前記第1の入力のそれぞれに前記左と右のフィルタ応答を適用して、それぞれ左と右のステレオ成分を生成し、そして前記第1の入力の全てにわたって前記左と右のステレオ成分を合計するようにさせる、ことを特徴とする請求項26に記載の製品。
- 前記命令は前記コンピュータに対し、前記出力信号の再生時のクリッピングを防止するために、前記合計された成分にリミッタを適用するようにさせる、ことを特徴とする請求項27に記載の製品。
- 前記第2の入力のうちの少なくとも1つが空間における3次元軌道を特定し、そして前記命令は前記コンピュータに対し:
前記3次元軌道に沿った複数の点のそれぞれにおいて、前記点の方位角座標および仰角座標に応じて前記軌道上で変化するフィルタ応答を特定し、そして
前記第2の入力の少なくとも1つに関連する前記第1の入力に対し、前記3次元軌道に沿った前記点に対して特定された前記フィルタ応答を順次適用する、
ようにさせる、ことを特徴とする請求項26に記載の製品。 - 前記命令は前記コンピュータに対し、前記軌道の開始点と開始時間、および前記軌道の終了点および終了時間を受信し、そして前記軌道の前記開始点と前記終了点との間の3次元軌道を自動的に計算し、それにより前記軌道が開始時間から終了時間まで横断される、ようにさせる、ことを特徴とする請求項29に記載の製品。
- 前記3次元軌道は、前記方位角座標および前記仰角座標の原点を中心とする球面上の経路を有する、ことを特徴とする請求項30に記載の製品。
- 前記フィルタ応答関数は、前記仰角座標の関数として変化する、所与の周波数におけるノッチを有する、ことを特徴とする請求項26〜31のいずれかに記載の製品。
- 前記1つ以上の第1の入力は第1の複数のオーディオ入力トラックを含み、そして前記命令は前記コンピュータに対し:
第2の複数の合成入力を生成するため、前記第1の複数の入力オーディオトラックを空間的にアップサンプリングするステップと、ここにおいて前記第2の複数の合成入力は、第1の入力に関連するそれぞれの3次元音源位置とは異なる、それぞれの座標を有する合成された3次元音源位置を有し;
前記合成された3次元音源位置の方位角座標および仰角座標で計算されたフィルタ応答関数を使用して前記合成入力をフィルタリングするステップと;そして
それぞれの前記左と右のフィルタ応答を用いて前記第1の入力をフィルタリングした後、フィルタリングされた前記合成入力をフィルタリングされた前記第1の入力と加算して前記ステレオ出力信号を生成するステップと;
を実行するようにさせる、ことを特徴とする請求項26〜31のいずれかに記載の製品。 - 前記命令は、前記コンピュータに対し、前記入力オーディオトラックにウェーブレット変換を適用して前記入力オーディオトラックのそれぞれのスペクトログラムを生成するステップと、そして前記3次元音源位置にしたがって前記スペクトログラム間を補間して、前記合成された入力を生成するステップとを実行することにより、前記第1の複数の入力オーディオトラックを空間的にアップサンプリングさせる、ことを特徴とする請求項33に記載の製品。
- 前記命令は、前記コンピュータに対し、前記スペクトログラム内の点の間で計算されたオプティカルフロー関数を使用して、前記スペクトログラム間で補間を行わせる、ことを特徴とする請求項34に記載の製品。
- 前記命令は、前記コンピュータに対し、前記第1の入力から低周波数成分を抽出するステップと、前記低周波数成分の抽出後に前記第1の入力に前記それぞれの左と右のフィルタ応答を適用するステップと、そしてその後前記抽出された低周波成分をフィルタリングされた前記第1の入力に加えるステップと、を実行させる、ことを特徴とする請求項26〜31のいずれかに記載の製品。
- 前記3次元音源位置は、前記第1の入力に関連するレンジ座標を有し、前記命令は、前記コンピュータに対し、前記関連するレンジ座標に応じて前記第1の入力をさらに修正させる、ことを特徴とする請求項26〜31のいずれかに記載の製品。
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