JP2020501448A - ブライトゾーンおよびダークゾーンに関して最適化された音声前置補償フィルタ - Google Patents
ブライトゾーンおよびダークゾーンに関して最適化された音声前置補償フィルタ Download PDFInfo
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Abstract
Description
− ブライトゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場を描く音場モデルを求めることと、
− ブライトゾーンにおける目標音場を求めることと、
− 音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように、音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めることを含み、基準関数が、少なくとも、
− ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第1の項と、
− ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワー(power)とブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第2の加重項とを含む。
− ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第1の項と、
− ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第2の加重項とを含む。
− ブライトゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得させ、
− ブライトゾーンにおける目標音場を得させ、
− 音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されて、ブライトゾーンにおける所望の目標音場の再現を可能にする一方で、ダークゾーンにおいてできるだけ小さな音を再生するように、音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めさせる。
− ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第1の項と、
− ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第2の加重項とを含む。
S1:ブライトゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場を描く音場モデルを求める。
S2:ブライトゾーンにおける目標音場を求める。
S3:音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求め、ここで基準関数が少なくとも、
− ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第1の項と、
− ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す、時にコントラスト項と言われる第2の加重項とを含む。
特定の例では、ブライトゾーンは少なくとも2つの物理的に分離した領域を含んでもよく、および/またはダークゾーンは少なくとも2つの物理的に分離した領域を含んでもよく、これらの領域の各々に所望の目標音場が特定される。
1.処理されることになるシステム、以後は原システムが特定され、ダークおよびブライトゾーンが指定される。これは、設計されることになるフィルタなしで電気音響システムがどのように挙動するかの数学的表現である。この数学的モデルが取得されることができる幾つかの方途がある。
2.判定基準のその他の部分は、音響ゾーンを扱わず、必要に応じて規定される。通常の場合、所望のブライトゾーン挙動を規定する1つの項および高フィルタ利得を不利にする1つの項が判定基準に含まれるものである。
3.判定基準が下方に有界でなければ、設計式は必ずしも解答可能であるわけではなく、したがって、これは確認されなければならない。それが下方に有界でなければ、判定基準のパーソナルオーディオ部分に加重するスカラ乗算器は低減させられることができる。
4.フィルタが算出される。
5.微調整は必要ないが、ここでフィルタの音色を変えることが可能である。
一例として、一般の因果的フィルタの設計および実装において、多項式行列が既に効率的に活用されてきた。この例では、我々は、ブライトゾーン音場性質およびフィルタ電力スループットの両方に対して音響コントラストに加重する因果的フィルタを設計する。
多項式行列βは、
− ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第1の項と、
− ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第2の加重項とを含む。
任意選択で、基準関数は、フィルタ電力を表し、かつ高フィルタ利得を不利にする第3の項をさらに含む。
− ブライトゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得、
− ブライトゾーンにおける目標音場を得、
− 音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されて、ブライトゾーンにおける所望の目標音場の再現を可能にする一方で、ダークゾーンにおいてできるだけ小さな音を再生するように、音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めさせる。
− ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第1の項と、
− ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第2の加重項とを含む。
− ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第1の項と、
− ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第2の加重項とを含む。
Claims (43)
- 少なくとも2つのスピーカを有する関連する音発生システム(20)の補償のための音声前置補償フィルタ(10)のフィルタパラメータを求めるための方法であって、
− ブライトゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場を描く音場モデルを求めること(S1)と、
− 前記ブライトゾーンにおける目標音場を求めること(S2)と、
− 前記音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように、前記音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めること(S3)と
を含み、前記基準関数が、少なくとも、
− 前記ブライトゾーンにおける補償音場と前記ブライトゾーンにおける前記目標音場との間の偏差を表す第1の項と、
− 前記ブライトゾーンおよびダークゾーンの前記音場モデルに基づいて前記ダークゾーンにおけるパワーと前記ブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第2の加重項と
を含む、方法。 - 前記音声前置補償フィルタが前記関連する音発生システムに適用されると、前記ブライトゾーンにおいて所望の目標音場が再現される一方で、前記ブライトゾーンと前記ダークゾーンとの間の音圧の所望の差を再現するように、前記フィルタパラメータが求められる、請求項1に記載の方法。
- 前記基準関数が、フィルタ電力を表し、かつ高フィルタ利得を不利にする第3の項をさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記ブライトゾーンおよびダークゾーンの前記音場モデルを求める前記ステップ(S1)が、前記スピーカの各々に対して、前記ブライトゾーンおよび前記ダークゾーンに分散される複数であるM個の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定することを含む、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 前記制御点のうちのK個が前記ダークゾーンに関する一方で、前記制御点のうちのL=M−K個がブライトゾーンに関する、請求項4に記載の方法。
- 複数であるM個の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定する前記ステップが、前記音発生システムの試験信号に対する応答を測定することによって得られる前記制御点の各々でのインパルス応答を推定することに基づく、請求項4または5に記載の方法。
- 複数であるM個の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定する前記ステップが、前記制御点の各々でのインパルス応答のシミュレーションに基づいており、前記シミュレーションが1次反射および/または高次反射を含む、請求項4または5に記載の方法。
- 前記基準関数が、前記M個の制御点にわたる補償モデルインパルス応答と目標インパルス応答との間の偏差のパワーの加重和を含む、請求項4から7のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の項が少なくとも2つの異なる加重部分項を含み、および/または前記第2の項が少なくとも2つの異なる加重部分項を含む、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 前記基準関数が、前記第2の加重項として、前記フィルタ音発生システムによって発生される、前記ダークゾーンにおける前記パワーと前記ブライトゾーンにおける前記パワーとの間の前記差の期待値を含み、
- 前記基準関数が、
- 前記重み行列Vが、異なる周波数において、空間における或る測定位置での誤差および或るスピーカの前記フィルタ電力の最小化それぞれに対して異なる強調を割り当てるために使用される、請求項11に記載の方法。
- 前記基準関数が、
- 前記基準関数が、
- 前記重み行列Vおよび/またはWが、異なる周波数において、空間における或る測定位置の誤差および或るスピーカの前記フィルタ電力の最小化それぞれに対して異なる強調を割り当てるために使用される、請求項13または14に記載の方法。
- 前記基準関数が、式:
- λおよび/またはΦが反復的に求められる、請求項10から16のいずれかに記載の方法。
- 前記ブライトゾーンおよび前記ダークゾーンが、空間的に独立した領域を表す、請求項1から17のいずれかに記載の方法。
- 前記ブライトゾーンが、スピーカ出力パワーが伝達されることになる前記スピーカに対する音波ビーム方向を表す少なくとも1つの領域によって規定され、前記ダークゾーンが、スピーカ出力パワーが回避されることになる前記スピーカに対する音波ビーム方向を表す少なくとも1つの領域によって規定される、請求項1から18のいずれかに記載の方法。
- 前記ブライトゾーンが少なくとも2つの物理的に分離した領域を含み、および/または前記ダークゾーンが少なくとも2つの物理的に分離した領域を含み、前記ブライトゾーン領域の各々に所望の目標音場が特定される、請求項1から19のいずれかに記載の方法。
- 前記ブライトゾーンにおける前記目標音場が、時間的挙動およびスペクトル的挙動の両方に関して特定可能である、請求項1から20のいずれかに記載の方法。
- 前記ブライトゾーンにおける前記目標音場が、時間領域モデルによって特定される、請求項1から21のいずれかに記載の方法。
- 前記基準関数が、時間領域モデルおよび変数によって排他的に記述される、請求項1から22のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも2つのスピーカを有する関連する音発生システム(20)の補償のための音声前置補償フィルタ(10)のフィルタパラメータを求めるように構成されるシステム(100;200)であって、
前記システムが、ブライトゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得るように構成され、
前記システムが、前記ブライトゾーンにおける目標音場を得るように構成され、
前記システムが、前記音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように、前記音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるように構成され、前記基準関数が、少なくとも、
− 前記ブライトゾーンにおける補償音場と前記ブライトゾーンにおける前記目標音場との間の偏差を表す第1の項と、
− 前記ブライトゾーンおよびダークゾーンの前記音場モデルに基づいて前記ダークゾーンにおけるパワーと前記ブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第2の加重項と
を含む、システム。 - 前記基準関数が、フィルタ電力を表し、高フィルタ利得を不利にする第3の項をさらに含む、請求項24に記載のシステム。
- 前記システムが、前記スピーカの各々に対して、前記ブライトゾーンおよび前記ダークゾーンに分散される複数の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定することによって、前記ブライトゾーンおよびダークゾーンの前記音場モデルを得るように構成される、請求項24または25に記載のシステム。
- 前記システムが、前記音発生システムの試験信号に対する応答を測定することによって得られる複数であるM個の制御点の各々でのインパルス応答を推定することに基づいて、前記制御点の各々でのモデル伝達関数を推定するように構成される、請求項26に記載のシステム。
- 前記システムが、複数であるM個の制御点の各々でのインパルス応答のシミュレーションに基づいて前記制御点の各々でのモデル伝達関数を推定するように構成され、前記シミュレーションが1次反射および/または高次反射を含む、請求項26に記載のシステム。
- 前記基準関数が、前記M個の制御点にわたる補償モデルインパルス応答と目標インパルス応答との間の偏差のパワーの加重和を含む、請求項24から28のいずれかに記載のシステム。
- 前記基準関数が、前記第2の加重項として、前記フィルタ音発生システムによって発生される、前記ダークゾーンにおける前記パワーと前記ブライトゾーンにおける前記パワーとの間の前記差の期待値を含み、
- 前記基準関数が、
- 前記基準関数が、
- 前記基準関数が、
- 前記ブライトゾーンおよび前記ダークゾーンが、空間的に独立した領域を表す、請求項24から33のいずれかに記載のシステム。
- 前記ブライトゾーンが、スピーカ出力パワーが伝達されることになる前記スピーカに対する音波ビーム方向を表す少なくとも1つの領域によって規定され、前記ダークゾーンが、スピーカ出力パワーが回避されることになる前記スピーカに対する音波ビーム方向を表す少なくとも1つの領域によって規定される、請求項24から34のいずれかに記載のシステム。
- 前記ブライトゾーンが少なくとも2つの物理的に分離した領域を含み、および/または前記ダークゾーンが少なくとも2つの物理的に分離した領域を含み、前記領域の各々に所望の目標音場が特定される、請求項24から35のいずれかに記載のシステム。
- 前記システム(100;200)が、少なくとも1つのプロセッサ(110;210)とメモリ(120;220)とを備え、前記メモリ(120;220)が命令を含み、前記命令が前記少なくとも1つのプロセッサ(110;210)によって実行されると、前記少なくとも1つのプロセッサにフィルタパラメータを求めさせる、請求項24から36のいずれかに記載のシステム。
- 少なくとも1つのプロセッサによって実行されると、少なくとも2つのスピーカを有する関連する音発生システム(20)の補償のための音声前置補償フィルタ(10)のフィルタパラメータを求めるためのコンピュータプログラム(225;235)であって、命令を含み、前記命令が前記少なくとも1つのプロセッサによって実行されると、前記少なくとも1つのプロセッサに、
− ブライトゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得させ、
− 前記ブライトゾーンにおける目標音場を得させ、
− 前記音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されて、前記ブライトゾーンにおける所望の目標音場の再現を可能にする一方で、前記ダークゾーンにおいてできるだけ小さな音を再生するように、前記音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めさせる、コンピュータプログラム。 - 請求項38に記載のコンピュータプログラム(225;235)を記憶したコンピュータ可読媒体(220;230)を備えるコンピュータプログラム製品。
- 少なくとも2つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための装置(300)であって、
− ブライトゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも1つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得るための第1のモジュール(310)と、
− 前記ブライトゾーンにおける目標音場を得るための第2のモジュール(320)と、
− 前記音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように、前記音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための第3のモジュール(330)と
を備え、前記基準関数が、少なくとも、
− 前記ブライトゾーンにおける補償音場と前記ブライトゾーンにおける前記目標音場との間の偏差を表す第1の項と、
− 前記ブライトゾーンおよびダークゾーンの前記音場モデルに基づいて前記ダークゾーンにおけるパワーと前記ブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第2の加重項と
を含む、装置(300)。 - 請求項1から23のいずれかに記載の方法を使用することによって求められる音声前置補償フィルタ(10)。
- 音発生システム(20)と、請求項41に記載の音声前置補償フィルタ(10)とを備えるオーディオシステム(1)。
- 請求項41に記載の音声前置補償フィルタ(10)によって生成されるデジタル音声信号。
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