JP2020519175A - オーディオプロセッサ、システム、オーディオレンダリングのための方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

オーディオプロセッサ、システム、オーディオレンダリングのための方法およびコンピュータプログラム Download PDF

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Abstract

リスナー位置および１つ以上のスピーカのセットのスピーカ位置に基づいてオーディオ信号からそれぞれのスピーカにより再生されるべきスピーカ信号の偏差を決定する１つ以上のパラメータのセットを、１つ以上のスピーカのセットの各々について生成するように構成されたオーディオプロセッサ。オーディオプロセッサは１つ以上のスピーカのセットの少なくとも１つのスピーカ特性に基づき１つ以上のスピーカのセットについての１つ以上のパラメータのセットに基づいて生成するように構成されている。【選択図】図１

Description

本願発明は、オーディオプロセッサ、システム、オーディオレンダリングのための方法およびコンピュータプログラムに関する。
スピーカでのオーディオ再生における一般的な問題は、通常再生はリスナー位置の１つまたは狭い範囲内のみで最適であることである。さらに悪いことに、リスナーが位置を変えたりあるいは移動したりすると、オーディオ再生品質が大きく変化することである。誘発された空間聴覚像は、スイートスポットから離れたリスニング位置の変化に対して不安定である。ステレオ音像は、最も近いスピーカに集約される。
この問題は、リスナーの位置をトラッキングし、最適なリスニング位置からのずれを補償するためにゲインと遅延を調整することにより[1]を含む以前の出版物により対処された。リスナーのトラッキングはクロストーク解消(XTC)とともに使用される。例えば[2]を参照されたい。XTCはリスナーのトラッキングをほとんど不可欠にするリスナーの極めて精密な位置決め（positioning）を要求する。
以前の方法は補償プロセスの品質のためにスピーカの指向性および関連するポテンシャルを考察していない。スピーカは音を異なる方向に放射し、さまざまな位置のリスナーに到達し、さまざまな位置のリスナーにさまざまな音声認識をもたらす。通常、スピーカは異なる方向に対し異なる周波数応答を有する。このように、異なるリスナー位置は異なる周波数応答を有するスピーカにより提供される。
従って、異なるリスニング位置でリスナーにスピーカの出力オーディオ信号の品質を最適化する目的のために、スピーカの所望しない周波数応答の補償を含む概念を得ることが望まれる。
本願発明による実施例は、１つ以上のスピーカのセットの各々について１つ以上のパラメータのセット（これは、例えば、１つ以上のオーディオ信号の遅延、レベルまたは周波数応答に影響を与え得るパラメータであり得る）を生成するために構成されたオーディオプロセッサに関し、これは、リスナーの位置に基づいて、それぞれのスピーカによってオーディオ信号から再生されるスピーカ信号の誘導を決定する（リスナーの位置は、例えば、１つ以上のスピーカのセットのような同じ部屋にいるリスナーの全身の位置、または、例えばリスナーの頭の位置のみ、または例えばリスナーの耳の位置とすることができる。リスナーの位置は、部屋の中で単独で立っている位置である必要はなく、例えば、１つ以上のスピーカのセットを基準とした位置、たとえば、リスナーの頭から１つ以上のスピーカのセットまでの距離）および１つ以上のスピーカのセットのスピーカ位置とすることもできる。オーディオプロセッサは、スピーカ特性に基づいて、１つ以上のスピーカのセットに対する１つ以上のパラメータのセットの生成の基礎となるように構成されている。スピーカ特性は、例えば、１つ以上のスピーカのセットの少なくとも１つの放射特性の放射角度依存周波数応答であり、これは、オーディオプロセッサが１つ以上のスピーカのセットのうちの少なくとも１つの放射特性の放射角度依存周波数応答に応じて生成を実行できることを意味する。あるいは、１つ以上のスピーカのセットのうち、複数のスピーカ（またはすべてのスピーカ）に対してこれを行うこともできる。
応用の基礎となる洞察は、スピーカの周波数応答が異なる方向で変化することであり（軸上の順方向に対して）、この方向依存性によってレンダリング品質が影響を受けるが、この品質の低下は、レンダリングプロセスでスピーカの特性を考慮することで低減できる場合がある。リスナー位置に対する１つ以上のスピーカの周波数応答は、例えば、理想的なまたは所定のリスニング位置にあるときの１つ以上のスピーカの周波数応答に一致するようにイコライズすることができる。これは、オーディオプロセッサで実現できる。オーディオプロセッサは、たとえば、リスナーの位置（positioning）、スピーカの位置、およびスピーカの周波数応答などのスピーカ放射特性に関する情報を取得する。オーディオプロセッサは、この情報から１つ以上のパラメータのセットを計算できる。１つ以上のパラメータのセットを用いて、入力オーディオは、入力オーディオ信号とは別に変更できる。このオーディオ信号の変更により、リスナーは自分の位置で最適化されたオーディオ信号を受信する。この最適化された信号により、リスナーは、たとえば、自分の位置に、リスナーの理想的なリスニング位置とほぼ同じまたは完全に同じ聴覚感覚を持つことができる。理想的なリスナーの位置は、たとえば、リスナーがオーディオ信号を変更せずに最適なオーディオ知覚を体験する位置である。これは、たとえば、リスナーが、制作現場が意図する方法でオーディオシーンをこの位置で知覚できることを意味する。理想的なリスナーの位置は、再生に使用されるすべてのスピーカ（１つ以上のスピーカ）から等しく離れた位置に対応できる。
それ故、本願発明によるオーディオプロセッサは、リスナーが彼／彼女の位置を異なるリスニング位置に変更するのを可能にし、各位置で、少なくともいくつかの位置で、リスナーがリスナーの理想的なリスニング位置を持つように、リスナーと同じ、または少なくとも部分的に同じリスニング感覚を持つことができる。
要約すれば、オーディオプロセッサは、リスナーの位置、スピーカの位置および／またはスピーカの特性に基づき少なくとも１人のリスナーに対する最適化されたオーディオ再生を達成する目的で、１つ以上のオーディオ信号の遅延、レベルまたは周波数応答の少なくとも１つを調整できる。
図面は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに一般的に本願発明の原理を示すことに重点が置かれている。以下の説明では、本願発明の様々な実施形態が以下の図面を参照して説明される。
図１は本願発明の実施例によるオーディオプロセッサの概略を示す図である。 図２は本願発明の他の実施例によるオーディオプロセッサの概略を示す図である。 図３は本願発明の他の実施例によるスピーカ特性のダイアグラムを示す図である。 図４は本明細書に記載される実施形態のスピーカ特性認識レンダリング概念なしでの異なるリスナー位置でのリスナーの音声知覚（audio perception）の概略を示す図である。
図１は、本願発明の実施例によるオーディオプロセッサ１００の概略を示す図である。
オーディオプロセッサ１００は、スピーカのセット１１０のそれぞれについて、１つ以上のパラメータのセットを生成するように構成されている。これは、例えば、オーディオプロセッサ１００が、第１のスピーカ１１２用の１つ以上のパラメータ１２０の第１のセットと、第２のスピーカ１１４用の１つ以上のパラメータ１２２の第２のセットとを生成することを意味する。１つ以上のパラメータのセットは、オーディオ信号１３０からそれぞれのスピーカによって再生されるべきスピーカ信号（例えば、第１の調整器（modifier）１４０から第１のスピーカ１１２に転送される第１のスピーカ信号１６４および／または第２の調整器１４２から第２のスピーカ１１４に転送される第２のスピーカ信号１６６）の派生を決定する。これは、例えば、第１のスピーカ１１２へのオーディオ信号１３０が、１つ以上のパラメータ１２０の第１のセットに基づいて第１の調整器１４０によって調整され、第２のスピーカ１１４へのオーディオ信号１３０が１つ以上のパラメータ１２２の第２のセットに基づいて第２の調整器１４２によって調整されることを意味する。オーディオ信号１３０は、例えば、複数のチャネルを有し、すなわち、ステレオ信号またはＭＰＥＧサラウンド信号などのマルチチャネル信号であってもよい。オーディオプロセッサ１００は、入力情報１５０に基づいて、１つ以上のパラメータ１２０の第１のセットおよび１つ以上のパラメータ１２２の第２のセットの生成を基礎とする（base）。入力情報１５０は、例えば、リスナー位置（positioning）１５２、スピーカ位置１５４、および／またはスピーカ放射特性１５６であり得る。オーディオプロセッサ１００は、例えば、スピーカの位置１５４を知る必要があり、これは、例えばスピーカの位置および方向として定義することができる。スピーカ特性１５６は、例えば、異なる方向の周波数応答またはスピーカ指向性パターンであり得る。これらは、例えば、測定またはデータベースから取得したり、単純化されたモデルで近似したりできる。オプションで、部屋の効果をスピーカの特性に含めることができる（データが部屋で測定される場合、これは自動的に行われる場合である）。上記の３つの入力（リスナー位置１５２、スピーカ位置１５４、およびスピーカ特性１５６（スピーカ放射特性））に基づいて、入力信号（オーディオ信号１３０）の調整が導き出される（derive）。
実施形態では、１つ以上のパラメータのセット（１２０、１２２）は、シェルビング（shelving）フィルタを定義する。１つ以上のパラメータのセット（１２０、１２２）をモデルに供給して、オーディオ信号１３０の所望の補正によりスピーカ信号（１６４、１６６）を導出することができる。調整（または訂正）のタイプは、例えば、絶対補償または相対補償であり得る。絶対補償では、スピーカ位置１５４とリスナー位置１５２との間の伝達関数は、例えば、基準伝達関数に対してスピーカごとに補償され、これは、例えば、特定の距離でのスピーカ軸（例えば、すべてのスピーカから等しく離れていると定義される軸上の方向）に関するそれぞれのスピーカからリスナー位置への伝達関数であり得る。つまり、リスナーの位置１７２がリスナー位置１５２によって、特定の許可された位置決め領域内で選択された場合、有効な伝達関数は、例えば、参照伝達関数と同じように、理想的なリスナー位置１７４でリスナーに対して同じまたはほぼ同じ音声知覚を呼び起こす。換言すれば、第１の調整器１４０および第２の調整器１４２は、それぞれ１つ以上のパラメータ１２０および１２２のセットにそれぞれ依存して設定されるそれぞれの伝達関数を使用して入力（inbound）オーディオ信号１３０をスペクトル的に(spectrally)事前整形し、後者のパラメータは、オーディオプロセッサ１００によって設定され、スペクトルの事前整形（pre-shape）を調整して、その伝達関数の各スピーカの偏差をその基準伝達関数のリスナー位置１７２に補償する。例えば、オーディオプロセッサ１００は、リスナー位置１７２がそれぞれのスピーカ軸に対して存在する絶対角度に依存する別々のパラメータ１２０および１２２、すなわち、第１のスピーカ１１２の絶対角度１６１ａに依存するパラメータ１２０および第２のスピーカ１１４の絶対角度１６１ｂに依存する１つ以上のパラメータの第２のセット１２２の設定を実行し得る。設定は、それぞれの絶対角度を使用して、または分析的にテーブル検索によって実行できる。相対的な補償では、例えば、現在のリスナー位置１７２に対する異なるスピーカの伝達関数の差、または異なるスピーカとリスナーの左右の耳との間の伝達関数の差が補償される。例えば、図１は、第１のスピーカ１１２のオーディオ出力１６０と第２のスピーカ１１４のオーディオ出力１６２が、位置１７４などのスピーカ１１２および１１４の間で対称的なリスナー位置で伝達関数の差がない場合のスピーカ１１２および１１４の対称配置（symmetric positioning）を示す。すなわち、これらの位置では、スピーカ１１２から各位置への伝達関数は、スピーカ１１４から各位置への伝達関数に等しい。しかしながら、対称軸からずれて位置するリスナー位置１７２については、伝達関数の違いが現れる。相対補償では、例えば、スピーカのセット１１０の１つのスピーカ（たとえば、第１のスピーカ１１２または第２のスピーカ１１４のいずれか）の調整器は、他のスピーカのリスナー位置１７２への伝達関数に関する１つのスピーカのリスナー位置１７２に対する伝達関数の差を補償する。従って、相対補償によれば、オーディオプロセッサ１００は、少なくとも１つのスピーカについて、オーディオ信号がスペクトルへの事前整形された方法でパラメータ１２０／１２２のセットを設定し、それにより、リスナー位置１７２への効果的な伝達関数は、他のスピーカの伝達関数により近くなる。設定は、例えば、リスナー位置１７２がスピーカ１１２および１１４に対して存在する絶対角度間の差を使用して行われ得る。この差は、パラメータのセット１２０および／または１２２のテーブル検索に、またはセット１２０／１２２を分析的に計算するためのパラメータとして使用され得る。従って、第１のスピーカ１１２のオーディオ出力１６０は、例えば、リスナー１７０は、リスナー位置１７２で、前述の対称軸に沿った対応する位置（例えば、理想的なリスナー位置）と同じまたはほぼ同じ音声知覚を知覚するように、第２のスピーカ１１４の音声出力１６２に対して調整される。当然のことながら、相対的な補償は対称的なスピーカ配置に拘束されない。
従って、オーディオプロセッサ１００による１つ以上のパラメータのセットの生成は、オーディオ信号１３０が、第１のスピーカ１１２のオーディオ出力１６０および第２のスピーカ１１４のオーディオ出力１６２がリスナー１７０にリスナー位置１７２で完全に（少なくとも部分的に）リスナー１７０が理想的なリスナー位置１７４にいるのと同様の音知覚を与えるように第１の調整器１４０および第２の調整器１４２により調整されるという効果を有する。この実施形態によれば、リスナー１７０は、理想的なリスナー位置１７４での知覚に似せるためにリスナー１７０の音像を生成するために理想的なリスナー位置１７４にいる必要はない。従って、例えば、リスナー１７０の聴覚は、リスナー位置１７２の変化によって変化しないか、ほとんど変化せず、電気信号、例えば、第１のスピーカ信号１６４および／または第２のスピーカ信号１６６のみが変化する。各リスナー位置１７２でリスナーによって知覚される音像は、オーディオ信号１３０の生成者によって意図される元の音像に類似している。従って、本願発明は、異なるリスナー位置１７２でのスピーカのセット１１０の出力オーディオ信号のリスナー１７０の知覚を最適化する。これは、リスナー１７０がスピーカのセット１１０と同じ部屋で異なる位置を引き継ぐことができ、出力オーディオ信号のほぼ同じ品質を知覚できるという結果をもたらす。
スピーカのセット１１０の各スピーカの実施形態では、１つ以上のパラメータのセットは、入力オーディオ信号１３０からのスピーカ信号の派生を決定する。例えば、再生される第１のスピーカ信号１６４および／または第２のスピーカ信号１６６は、遅延調整、振幅調整および／またはスペクトルフィルタリングによりオーディオ信号１３０を調整することにより導出される。オーディオ信号１３０の調整は、例えば、第１の調整器１４０および／または第２の調整器１４２によって達成することができる。例えば、スピーカのセット１１０のオーディオ信号１３０の調整を行うのは１つの調整器のみ、または調整を行うのは２つ以上の調整器である可能性がある。複数の調整器が存在する場合、調整器は、たとえば、相互にデータを交換したり、１つの調整器がベースになり、他の調整器（少なくとも１つの他の調整器）がベース（base）の調整（たとえば、減算、加算、乗算、除算などによる）に関連した調整を実行する。第１の調整器１４０は、必ずしも第２の調整器１４２と同じ調整を使用する必要はない。異なるリスナー位置１５２、スピーカ位置１５４、および／またはスピーカの放射特性１５６については、オーディオ信号１３０の調整が異なり得る。
さらに以下に記述されるように、リスナー位置１７２の方向へのスピーカの周波数応答はレンダリングプロセスのために考慮される。リスナー位置１７２に向かうスピーカの周波数応答は、例えば、理想的なリスニング位置１７４にあるときのスピーカの周波数応答と一致するようにイコライズされる。前方を向くトランスデューサを備えた従来のスピーカの場合、このイコライズは、第１のスピーカ１１２および／または第２のスピーカ１１４の軸上（前方０度）応答に関連するであろう。他のシステム（たとえば、ＴＶセットに組込まれた、横向きのスピーカ）の場合、このイコライズは、理想的なリスニング位置１７４での測定としての周波数応答に関連する。この周波数応答のイコライズは、たとえば、スペクトルフィルタリングによって達成できる。
完全を期すために、スイートスポット（たとえば、理想的なリスナー位置１７４）での周波数特性は、スピーカのセット１１０のスピーカ（第１のスピーカ１１２および第２のスピーカ１１４）の工場出荷時のデフォルト特性である必要はないが、すでにイコライズされたバージョン（たとえば、現在の再生ルームの特定のイコライゼーション）にすることができる。すなわち、スピーカ１１２および１１４は、例えば、内蔵のイコライザを有していてもよい。
スピーカの周波数応答を部分的にのみ修正することが望ましい場合がある。リスナー位置１７２への周波数応答が軸上より６ｄＢ低い場合、６ｄＢ全体ではなく、その一部のみ、たとえば３ｄＢを補正することを決定できる（以下では部分補正を示す）。第１の調整器１４０および／または第２の調整器１４２による調整は、オーディオプロセッサ１００によって生成される１つ以上のパラメータのセットに基づく。第１の調整器は、オーディオプロセッサ１００の１つ以上のパラメータ１２０の第１のセットを取得し、第２の調整器１４２は、１つ以上のパラメータ１２２の第２のセットを取得する。１つ以上のパラメータ１２０の第１のセットおよび／または１つ以上のパラメータ１２２の第２のセットは、例えば、遅延調整、振幅調整および／またはスペクトルフィルタリングによりオーディオ信号１３０を調整する方法を定義する。オーディオプロセッサによる１つ以上のパラメータのセットの計算は、例えば、リスナー位置１５２、スピーカ位置１５４、スピーカ放射特性１５６であり得る入力情報１５０に基づいており、さらに、スピーカのセット１１０が設置されている室内音響であってもかまわない。
このように、第１の調整器１４０および／または第２の調整器１４２は、第１のスピーカ１１２および第２のスピーカ１１４による出力オーディオ信号が入力情報１５０に基づいて最適化されるようにオーディオ信号１３０を調整できる。
オーディオプロセッサ１００は、例えば、異なるスピーカがリスニング位置１７２に向かって音を放射する異なる角度による周波数応答変動を補償するように、スピーカのセット１１０の周波数応答が調整されるように入力信号を調整するように、スピーカのセット１１０に対する一組以上のパラメータのセットの生成を実行するように構成される。リスナー位置１７２に向かう角度でのスピーカの周波数応答に加えて、音がリスナー１７０に到達する周波数応答も部屋の音響に依存する。２つの解決策（solution）はこの付加的な複雑さに対処できる。リスナーでの周波数応答は部分的にスピーカのみ決定されるため、第１の解決策は、たとえば、前述の部分的な修正（correction）であり得る。従って、部分的な修正は理にかなっている。第２の解決策は、例えば、スピーカ周波数応答（スピーカ放射特性１５６）だけでなく部屋の応答も考慮する第１の調整器１４０および／または第２の調整器１４２による修正であり得る。オーディオプロセッサ１００はまた、例えば、異なるスピーカとリスナー位置１７２との間の距離差によるレベル差を補償するためにレベルが調整されるように、スピーカのセット１１０に対する１つ以上のパラメータのセットの生成を実行するように構成できる。オーディオプロセッサ１００はまた、例えば、異なるスピーカとリスナー位置１７２との間の距離差による遅延差を補償するために遅延が調整されるように、スピーカのセットに対する１つ以上のパラメータのセットの生成を実行するように、および／または、サウンドミックス内の要素の再配置が適用され、希望する位置（positioning）にサウンドイメージがレンダリングされるように、スピーカのセットに対して１つ以上のセットの生成を実行するように、構成される。音像のレンダリングは、最先端のオブジェクトベースのオーディオ表現で簡単に実現できる（レガシー（チャネルベース）表現の場合、信号分解法を適用する必要がある）。従って、本願発明では、各位置でリスナー１７０の聴取感覚を最適化することができるだけでなく、例えば、個々の楽器が異なる方向から知覚されるように音像を再配置することもできる。
実施例では、オーディオプロセッサ１００は、例えば、少なくとも１つのスピーカのスピーカ信号(例えば、第１のスピーカ信号１６４および／または第２のスピーカ信号１６６)が、少なくとも１つのスピーカの所定の方向への放射特性（スピーカ放射特性１５６）の周波数応答から少なくとも１つのスピーカのスピーカ位置からリスナー位置１７２までを示す方向への少なくとも１つのスピーカの放射特性（スピーカ放射特性１５６）の周波数応答の偏差を補償する伝達関数を用いたスペクトルフィルタリングにより再生されるべきオーディオ信号１３０から導出されるように、少なくとも１つのスピーカ(例えば、第１のスピーカ１１２および／または第２のスピーカ１１４)の一つ以上のパラメータのセットが調整されるように構成され得る。従って、オーディオプロセッサ１００は、スピーカ放射特性１５６の入力情報１５０を使用して、１つ以上のパラメータ１２０の第１のセットおよび／または１つ以上のパラメータ１２２の第２のセットを生成する。これは、例えば、リスナー位置１５２およびスピーカ位置１５４は、スピーカ放射特性１５６が、例えば、高周波数が理想的なリスニング位置１７４よりも低いレベルを有する周波数応答を示すようなものであることを意味し得る。この場合、オーディオプロセッサは、この入力情報１５０から、１つ以上のパラメータの第１のセット１２０および１つ以上のパラメータの第２のセット１２２を生成することができ、例えば、第１の調整器１４０および／または第２の調整器１４２は、周波数応答の偏差を補償する伝達関数でオーディオ信号１３０を調整することができる。従って、伝達関数は、例えば高周波のレベルが最適なリスナー位置１７２での高周波のレベルに調整されるレベル調整により定義される。従って、リスナー１７０は、最適化された出力オーディオ信号を受信する。スピーカ特性（スピーカの放射特性１５６）は、例えば、異なる方向の周波数応答またはスピーカの指向性パターンであり得る。これらは、モデルによって提供または概算され、測定され、ハードウェア、クラウドまたはネットワークによって提供されるデータベースから取得されるか、分析的に計算される。スピーカ放射特性１５６のような入力情報１５０は、結線（connection）または無線を介してオーディオプロセッサに転送することができる。オプションで、部屋の効果をスピーカの特性に含めることができる（データが部屋で測定される場合、これは自動的に行われる）。例えば、正確なスピーカ放射特性１５６を持つ必要はなく、代わりにパラメータ化された近似でも十分である。
オーディオプロセッサ１００はリスナーの位置（リスナー位置１５２）を知る必要がある。
実施例において、リスナー位置１５２はリスナーの水平位置を定義する。これは、例えば、リスナー１７０がオーディオ出力をリスニングしている間、横臥していることを意味する。リスナー１７０が垂直位置ではなく水平位置にある場合、またはリスナー１７０がリスニング位置１７２を垂直方向ではなく水平方向に変更する場合、オーディオ出力は、例えば、第１の調整器１４０および／または第２の調整器１４２によって異なるように調整されなければならない。例えば、リスナー１７０がスピーカのセット１１０を有する部屋の一方の側から他の側に移動する場合、水平位置１７２は変化する。また、例えば、部屋に複数のリスナー１７０が存在する可能性もある。従って、例えば、部屋に２人のリスナー１７０がいる場合、彼らは異なる水平位置にいるが、必ずしも異なる垂直位置を有するわけではない（例えば、両方のリスナー１７０がほぼ同じ身長であるとき）。従って、リスナー位置１５２がリスナーの水平位置を定義する場合、リスナー位置１５２は、例えば簡略化され、リスナー１７０の音像を最適化するための第１のスピーカ信号１６４および／または第２のスピーカ信号１６６は、例えば、第１の調整器１４０および／または第２の調整器１４２により非常に高速に計算できる。
他の実施例において、リスナー位置１７２（リスナー位置１５２）は、３次元におけるリスナー１７０の頭の位置を定義する。リスナー位置決め１５２のこの定義によりリスナー１７０の位置１７２は精密に定義される。オーディオプロセッサは例えば最適なオーディオ出力の送信先を常に認識している。リスナー１７０は、例えば、水平および垂直方向に同時に彼のリスナー位置１７２を変更できる。従って、例えば、リスナーの位置が３次元で定義されている場合、水平位置だけでなく垂直位置も追跡される。例えば、リスナー１７０が直立位から座位あるいは臥位に変更したとき、リスナー１７０の垂直位置の変化が生じ得る。異なるリスナー１７０の垂直位置は彼らの身長にも依存し得て、例えば、子供は成人よりもはるかに低い身長を有する。従って、３次元リスナー位置１７２により、リスナー１７０のためにスピーカ１１２および１１４によって生成される音像が最適化される。
リスナー位置１７２は、例えば、リアルタイムで追跡することもできる。実施形態では、オーディオプロセッサは、例えば、リスナー位置１７２をリアルタイムで受信し、遅延、レベルおよび周波数応答をリアルタイムで調整するように構成することができる。この実施形態では、リスナーは部屋の中で静止している必要はなく、代わりに、リスナー１７０が理想的なリスニング位置１７４にいるかのように、各位置を歩き回って最適化されたオーディオ出力を聞くこともできる。
本願発明による別の実施形態では、オーディオプロセッサ１００は、複数の所定の位置(リスナー位置１５２)をサポートし、オーディオプロセッサ１００は、複数の所定の位置(リスナー位置１５２)のそれぞれについて、スピーカのセット１１０に対する一つ以上のパラメータのセットを事前に計算することによって、スピーカのセット１１０に対する一つ以上のパラメータのセットの生成を実行するように構成される。従って、例えば、複数の異なるリスナー位置１７２を予め定義することができ、リスナー１７０が現在どこにいるかに応じて、リスナーはそれらの中から選択することができる。リスナー位置１７２(リスナー位置１５２)は、パラメータまたは測定値として一度だけ読取ることもできる。事前定義された位置は、スイートスポット(最適／理想リスナー位置１７４)に配置されていない静止したリスナーについてのパフォーマンスを向上させる。
本願発明による別の実施形態では、リスナー位置１５２は、補償が行われる２人以上のリスナー１７０の位置データを含むか定義するか、複数のリスナー位置１７２を定義する。そのような場合、オーディオプロセッサは、例えば、そのようなすべてのリスナー位置１７２の（ベストエフォートな）平均再生を計算する。これは、例えば、複数の聴取者１７０がスピーカのセット１１０がある部屋にいる場合、またはリスナー１７０がリスナー位置１７２が広がっている領域内を動く機会がある場合である。従って、オーディオ信号１３０の調整は、いくつかの位置１７２またはそのような位置が広がる領域でほぼ最適な聴覚体験を達成する目的で行われるであろう。これは、例えば、異なるリスナー位置１７２にわたって上記の伝達関数の差を平均化するいくつかの平均コスト関数に従ってセット１２０／１２２を最適化することにより達成される。
別の実施形態では、オーディオプロセッサ１００は、カメラ（例えば、ビデオ）、ジャイロメータ、加速度計、音響センサなど、および／または上記の組合わせによってリスナー位置１５２（オプションで方向）を取得するように構成されたセンサから入力情報１５０（例えば、リスナー位置１５２）を受信するように構成される。この実装されたセンサにより、リスナー１７０のオーディオシステムの使用が簡素化される。リスナー１７０は、リスナーが理想的なリスニング位置１７４にいる場合と少なくとも部分的に同じ品質でリスナー位置１７２で聞くためにオーディオシステムの設定を調整する必要はない。オーディオプロセッサ１００は、例えば、常に（または少なくともいくつかの時点で）センサから必要な入力情報１５０を取得し、従って、入力情報１５０に基づいて１つ以上のパラメータのセットを生成することができる。
実施例において、オーディオプロセッサ１００により生成された１つ以上のパラメータのセットは、シェルビングフィルタを定義する。シェルビングフィルタの使用（またはピークＥＱ（イコライザ）の数の削減）は、必要な正確なイコライズを概算するためのシステムの複雑度の低い実装である。非整数遅延を使用することもできる。シェルビングフィルタおよび／または非整数遅延フィルタは、例えば、第１の調整器１４０および／または第２の調整器１４２で実装することができる。
別の実施形態は、オーディオプロセッサ１００、スピーカのセット１１０、およびスピーカの各セット１１０について（例えば、第１のスピーカ１１２および／または第２のスピーカ１１４について）、オーディオプロセッサ１００によってそれぞれのスピーカに対して生成される１つ以上のパラメータ（例えば１つ以上のパラメータ１２０の第１のセットおよび／または１つ以上のパラメータ１２２の第２のセット）のセットを使用してオーディオ信号１３０から各スピーカによって再生されるべきスピーカ信号（例えば第１のスピーカ信号１６４および／または第２のスピーカ信号１６６）を導出するための信号調整器（例えば、第１の調整器１４０および／または第２の調整器１４２）を含むシステムである。システム全体が連携して、リスナー１７０のリスニング知覚を最適化する。
他の実施例において、スピーカのセット１１０は、３Ｄスピーカ設定、レガシースピーカ設定（水平のみ）、サラウンドスピーカ設定、特定のデバイスまたはエンクロージャ（例えばラップトップ、コンピュータモニタ、ドッキングステーション、スマートスピーカ、ＴＶ、プロジェクタ、ブームボックス等）に組込まれたスピーカ、スピーカアレイ、および／またはサウンドバーとして知られる特定のスピーカレイを含む。また、例えば、仮想スピーカを使用することも可能である（例えば、仮想スピーカの位置を生成するために反射が使用される場合）。
さらに、スピーカのセット１１０内の個々のスピーカ、第１のスピーカ１１２および第２のスピーカ１１４は、スピーカアレイまたはマルチウェイスピーカのような代替設計を代表するものである。図１において、第１のスピーカ１１２および第２のスピーカ１１４はスピーカのセット１１０の例として示されるが、スピーカのセット１１０に１つのスピーカのみが存在すること、または、３、４、５、６、１０、２０、またはそれ以上の２つ以上のスピーカがスピーカのセット１１０に存在する可能性もある。従って、オーディオプロセッサ１００を備えたオーディオシステムは、異なるスピーカ設定と互換性がある。オーディオプロセッサ１００は、異なる入力（incoming）情報１５０に対する１つ以上のパラメータのセットを生成するために柔軟性がある。
別の実施形態では、スピーカのセット１１０に対する１つ以上のパラメータのセットは、所定の放射方向に対するスピーカのセット１１０の各々の放射特性(スピーカ放射特性１５６)の周波数応答に基づいて、スピーカのセット１１０の１つ以上のパラメータのセットの予備状態を導出するように計算でき、かつ少なくとも１つのスピーカ（例えば、第１のスピーカ１１２および／または第２のスピーカ１１４）に対する１つ以上のパラメータのセットは、少なくとも１つのスピーカ（例えば、第１のスピーカ１１２および／または第２のスピーカ１１４）のスピーカ信号（例えば、第１のスピーカ信号１６４および／または第２のスピーカ信号１６６）はさらに予備状態により生じる調整に加え、少なくとも１つのスピーカの所定の放射方向への放射特性の周波数応答から少なくとも１つのスピーカのスピーカ位置１５４からリスナー位置１５２までを示す方向への少なくとも１つのスピーカ（例えば第１のスピーカ１１２および／または第２のスピーカ１１４）の放射特性（スピーカ放射特性１５６）の周波数応答の偏差を補償する伝達関数によるスペクトル的フィルタリングにより再生されるべきオーディオ信号１３０から導出されるように調整できる。
図２は本願発明の実施例によるオーディオプロセッサ２００の概要を示す図である。
図２は提案されたオーディオ処理の基本的な実装を示す。オーディオプロセッサ２００はオーディオ入力２１０を受信する。オーディオ入力２１０は例えば１つ以上のオーディオチャンネルであり得る。オーディオプロセッサ２００はオーディオ入力を処理してオーディオ出力２２０としてオーディオ入力を出力する。オーディオプロセッサ２００の処理はリスナー位置（positioning）２３０およびスピーカ特性（例えばスピーカ位置２４０およびスピーカ放射特性２５０）により決定される。この実施例によれば、オーディオプロセッサ２００は入力情報としてリスナー位置２３０、スピーカ位置２４０およびスピーカ放射特性２５０を受信しかつこの情報に基づいてオーディオ入力２１０の処理を行い、オーディオ出力２２０を取得する。処理において、例えば、オーディオプロセッサ２００は、１つ以上のパラメータのセットを生成し、この１つ以上のパラメータのセットでオーディオ入力２１０を修正して、新しい最適化されたオーディオ出力２２０を生成する。
従って、オーディオプロセッサ２００は、リスナーの位置２３０、スピーカの位置２４０およびスピーカの放射特性２５０に基づいてオーディオ入力２１０を最適化する。
図３はスピーカの周波数応答の略図を示す。図３は、横軸に周波数をkHzで、縦軸にゲインをdBで示す。図３は（軸上前方方向に対して）異なる方向におけるスピーカの周波数応答の例を示す。方向が軸上から逸脱するほど、より高い周波数が減衰する。周波数応答は、さまざまな角度で表示される。
図４は、提案された処理なしでは、オーディオ再生の品質が、リスナーの位置の変化、たとえばリスナーが動いている場合に大きく変化することを示している。引き起こされた（evoked）空間聴覚像は、スイートスポットから離れたリスニング位置の変化に対して不安定である。ステレオ音像は、最も近いスピーカに集約される。図４は、標準の２チャンネルステレオ再生装置を使用して再生される単一の疑似音源（灰色の円盤）の例を使用して、この集約を例示する。リスナーが右に移動すると、空間像が集約され、音が主に／右のスピーカからのみ来るように知覚される。これは望ましくない。（本明細書に記載された）本願発明を用いて、リスナーの位置を追跡することができ、従って、例えば、ゲインおよび遅延を調整して、最適なリスニング位置からの偏差を補償することができる。従って、本願発明は明らかに従来の解決策よりも優れていることがわかる。
いくつかの態様を装置の文脈で説明したが、これらの態様は対応する方法の説明も表し、ブロックまたはデバイスが方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応することは明らかである。同様に、方法ステップの文脈で説明される態様は、対応するブロックまたはアイテムまたは対応する装置の特徴の説明も表す。方法のステップの一部またはすべては、たとえば、マイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータ、または電子回路などのハードウェア装置によって（または使用して）実行されてもよい。いくつかの実施形態では、最も重要な方法ステップのうちの１つ以上をそのような装置によって実行することができる。
特定の実装要件に応じて、本願発明の実施形態は、ハードウェアまたはソフトウェアで実装することができる。実装は、そこに格納され、それぞれの方法が実行されるように、プログラム可能なコンピューターシステムと協力する（または協力することができる）電子的に読み取り可能な制御信号を持つ、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、Ｂｌｕ-Ｒａｙ（登録商標）、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはフラッシュメモリなどのデジタル記憶媒体を使用して実行できる。従って、デジタル記憶媒体はコンピュータ読取り可能であり得る。
本願発明によるいくつかの実施形態は、本明細書に記載の方法の１つが実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に読取り可能な制御信号を有するデータキャリアを含む。
一般に、本願発明の実施例は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装でき、プログラムコードはコンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるとき、方法の１つを実行するために実行できる。プログラムコードは例えば機械読取り可能な担体上に記憶してもよい。
他の実施例は、機械読取り可能な担体上に記憶された、本明細書に記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを含む。
換言すれば、本願発明の方法の実施例は、従って、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに、本明細書で記載された方法の１つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
本願発明の方法のさらなる実施例は、従って、本明細書で記載された方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを含みそこに記録されたデータ担体（またはデジタル記憶媒体またはコンピュータ可読媒体）である。データ担体、デジタル記憶媒体または記録された媒体は一般的には有形でありおよび／または非遷移的である。
本願発明の方法のさらなる実施例は、従って、本明細書に記載された方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号シーケンスである。データストリームまたは信号シーケンスは例えばデータ通信接続、例えばインターネットを介して送信されるように構成される。
さらなる実施例は、本明細書に記載の方法の１つを実行するように構成あるいは適合された処理手段、例えばコンピュータ、プログラム可能な論理デバイスを含む。
さらなる実施例は本明細書に記載された方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。
本願発明によるさらなる実施例は、本明細書に記載された方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムをレシーバに送信（例えば電気的にあるいは光学的に）するように構成された装置またはシステムを含む。レシーバは、例えば、コンピュータ、モバイル装置、メモリ装置等であり得る。装置またはシステムは、例えば、コンピュータプログラムをレシーバに向けて送信するためのファイルサーバを含む。
いくつかの実施例において、プログラマブル論理装置（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ）は、本明細書に記載の方法の機能のいくつかまたは全てを実行するために使用し得る。いくつかの実施例では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載の方法の１つを実行するためにマイクロプロセッサと協働してもよい。一般に、方法はハードウェア装置により好ましくは実行される。
本明細書に記載された装置は、ハードウェア装置を使用して、または、コンピュータを使用して、または、ハードウェア装置及びコンピュータの組合せを使用して実装してもよい。
本明細書に記載された装置あるいは本明細書に記載された装置の任意の部品は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアにより少なくとも部分的に実装実行できる。
本明細書に記載の方法は、ハードウェア装置を使用して、またはコンピュータを使用して、またはハードウェア装置とコンピュータとの組合せを使用して実行してもよい。
本明細書に記載の方法、または本明細書に記載の装置の任意の部品はハードウェアによりまたはソフトウェアにより少なくとも部分的に実行してもよい。
上述の実施例は単に本願発明の原理を説明するにすぎない。本明細書に記載の配置および詳細の修正および変更は、他の当業者には明らかであることを理解されたい。従って、本明細書の説明および実施形態の説明として提示される特定の詳細によってではなく、差し迫った特許請求の範囲によってのみ制限されることが意図される。
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[2] https://www.princeton.edu/3D3A/PureStereo/Pure＿Stereo.html

Claims (17)

  1. １つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）のそれぞれについて、それぞれの前記スピーカ（１１２，１１４）がリスナー位置（１５２，１７２，２３０）および前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）のスピーカ位置（１５４，２３０）に基づいて、オーディオ信号（１３０，２１０）から再生するスピーカ信号（１６４，１６６）の導出を決定する、１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）のセットを生成するように構成されるオーディオプロセッサ（１００，２００）であって、
    前記オーディオプロセッサ（１００，２００）は、前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）のうちの前記各スピーカ（１１２，１１４）のための前記１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）のセットの生成を、前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）のうちの少なくとも１つのスピーカ特性（１５６，２５０）に基づいて行うように構成される、オーディオプロセッサ（１００，２００）。
  2. 前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）の各々について、前記１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）のセットは、遅延調整、増幅調整、および／またはスペクトルフィルタリングによる前記オーディオ信号（１３０，２１０）の調整によって、再生される前記スピーカ信号の前記導出を決定する、請求項１に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  3. 前記オーディオプロセッサ（１００，２００）は、前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）について前記スピーカ信号（１６４，１６６）を調整するための前記１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）のセットの前記生成を、周波数応答が、異なるスピーカ（１１２，１１４）が前記リスナー位置（１５２，１７２，２３０）に向けて音（１６０，１６２，２２０）を放射する角度が異なることによって生じる周波数応答のばらつきを補償するように調整されるように実行し、
    前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）のための前記１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）の生成を、前記異なるスピーカ（１１２，１１４）とリスナー位置（１５２，１７２，２３０）との間の距離差によって生じる遅延差を補償するように遅延を調整するように実行し、および／または、
    前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）のための前記１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）のセットの生成を、サウンドミックス内の要素の再配置を適用して所望の位置で音像がレンダリングされるように実行するように構成される、請求項１ないし２の１項に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  4. 前記オーディオプロセッサ（１００，２００）は、前記少なくとも１つのスピーカ（１１２，１１４）の前記スピーカ信号（１６４，１６８）が、前記少なくとも１つのスピーカ（１１０，１１２，１１４）のスピーカ位置（１５４，２４０）から前記リスナー位置（１５２，１７２，２３０）を指す方向への前記少なくとも１つのスピーカ（１１０，１１２，１１４）の放射特性（１５６，２００）の周波数応答の、前記少なくとも１つのスピーカ（１１０，１１２，１１４）の既定の方向への放射特性（１５６，２５０）の周波数応答からの偏差を補償する伝達関数でスペクトル的にフィルタリングすることによって再生される前記オーディオ信号（１３０，２１０）から導出されるように前記少なくとも１つのスピーカ（１１０,１１２,１１４）のための前記１つ以上のパラメータ（１２０,１２２）のセットが調整されるように構成される、請求項１ないし３の１項に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  5. 前記リスナー位置（１５２，１７２，２３０）はリスナーの水平位置を定義する、請求項１または４に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  6. 前記リスナー位置（１５２，１７２，２３０）は、３次元におけるリスナーの頭の位置を定義する、請求項１ないし５の１項に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  7. 前記リスナー位置（１５２，１７２，２３０）はリスナーの頭の位置および頭の向きを定義する、請求項１ないし６の１項に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  8. 前記リスナー位置（１５２，１７２，２３０）をリアルタイムで受信し、かつ遅延、レベルおよび周波数応答をリアルタイムで調整するように構成される、請求項１ないし７の１項に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  9. 前記オーディオプロセッサ（１００，２００）は多数の定義済みのリスナー位置（１５２，１７２，２３０）をサポートし、前記オーディオプロセッサ（１００，２００）は、前記多数の定義済みのリスナー位置（１５２，１７２，２３０）の各々について、前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）のための前記１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）の前記セットを事前計算することによって、前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）のための前記１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）のセットの前記生成を実行するように構成される、請求項１ないし８の１項に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  10. 前記オーディオプロセッサ（１００，２００）は、カメラ、ジャイロメータ、加速度計および／または音響センサにより前記リスナー位置（１５２，１７２，２３０）を取得するように構成されたセンサから、前記１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）のセットを受信するように構成される、請求項１ないし９の１項に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  11. ２つ以上のリスナー位置のセットに基づいて前記生成を実行するように構成される、請求項１ないし１０の１項に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  12. 前記１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）のセットはシェルビングフィルタを定義する、請求項１ないし１１の１項に記載のオーディプロセッサ（１００，２００）。
  13. 前記各スピーカに対する前記リスナー位置に依存して、各スピーカについて個別に、あるいは、
    前記スピーカに対する前記リスナー位置の相対位置の差に依存して、前記生成を実行するように構成される、請求項１ないし１２の１項に記載のオーディプロセッサ（１００，２００）。
  14. 前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）は、３Ｄスピーカ機構、レガシースピーカ機構、スピーカアレイ、サウンドバーおよび／または仮想スピーカを含む、請求項１ないし１３の１項に記載のオーディオプロセッサ（１００，２００）。
  15. 請求項１ないし１４の１項に記載の前記オーディオプロセッサ（１００，２００）と、
    前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）と、
    前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）の各々について、前記各スピーカ（１１２，１１４）が前記オーディオプロセッサ（１００，２００）が前記各スピーカ（１１２，１１４）のために生成した１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）のセットを使用してオーディオ信号（１３０，２１０）から再生するスピーカ信号（１６４，１６６）を導出するための信号調整器（１４０，１４２）とを含む、システム。
  16. オーディオプロセッサ（１００，２００）を動作させるための方法であって、
    １つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）のそれぞれについて、リスナー位置（１５２，１７２，２３０）および前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）のスピーカ位置（１５４，２４０）に基づいて、前記各スピーカ（１１２，１１４）がオーディオ信号（１３０，２１０）から再生するスピーカ信号（１６４，１６６）の導出を決定する１つ以上のパラメータ（１２０，１２２）のセットが生成され、
    前記オーディオプロセッサ（１００，２００）は前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）の少なくとも１つのスピーカ特性（１５６，２５０）に基づいて前記１つ以上のスピーカ（１１２，１１４）のセット（１１０）の前記１つ以上のパラメータ（１２０,１２２）のセットの生成を行う、オーディオプロセッサ（１００，２００）を動作させる方法。
  17. コンピュータ上で動作するとき、請求項１６に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有することを特徴とする、コンピュータプログラム。
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