JP4656833B2 - 低周波補強デバイスを用いた電気音響変換 - Google Patents

低周波補強デバイスを用いた電気音響変換 Download PDF

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Description

本発明は、低周波増強デバイスを用いた電気音響変換に関し、更に特定すれば、低周波デバイスを有する指向性アレイの使用、更に一層特定すれば、マルチメディア・エンターテインメント（娯楽）用デバイスに適用する、低周波指向性アレイの使用に関する。
本願は、２００２年１２月３日に出願された米国特許出願第１０／３０９，３９５号の優先権を主張する。その内容全体は、この引用により、本願にも援用されるものとする。
本発明の重要な目的は、低周波増強デバイスを有する指向性アレイの使用方法、ならびにギャンブル・マシンやビデオ・ゲームのようなマルチメディア・エンターテインメント機器に指向性アレイを一体化する方法を一層優れたものにすることである。
本発明によれば、オーディオ信号の処理方法は、第１チャネル・オーディオ信号を受け取るステップと、第１オーディオ・チャネル信号を、第１チャネル第１スペクトル部分と第１チャネル第２スペクトル部分とに分離するステップとを含む。また、この方法は、１でも０でもない第１伝達関数によって表される第１プロセスによる、第１チャネル信号第１スペクトル部分の第１処理によって、第１チャネル第１処理信号を発生するステップと、第１伝達関数とは異なる第２伝達関数によって表される第２プロセスによる、第１チャネル第１スペクトル部分の第２処理によって、第１チャネル第２処理信号を発生するステップと、第１チャネル第１処理信号と第１チャネル第２スペクトル部分とを結合（合成）して、第１チャネル第１合成信号を発生するステップとを含む。更にまた、この方法は、第１電気音響変換器によって、第１合成信号を変換するステップと、第１チャネル第２処理信号と、第１チャネル第２スペクトル部分とを合成し、第１チャネル第２合成信号を発生するステップと、第２電気音響変換器によって、第２合成信号を変換するステップとを含む。
本発明の別の態様では、マルチチャネル・オーディオ信号の処理方法は、第１オーディオ・チャネル信号ストリームを、第１チャネル第１スペクトル部分と第１チャネル第２スペクトル部分とに分離するステップと、第２オーディオ・チャネル信号ストリームを、第２チャネル第１スペクトル部分と第２チャネル第２スペクトル部分とに分離するステップと、１でも０でもない第１伝達関数によって表される第１プロセスに応じて第１チャネル信号第１スペクトル部分を処理し、第１処理信号を発生するステップと、第１伝達関数とは異なる第２伝達関数によって表される第２プロセスに応じて第１オーディオ・チャネル信号第１スペクトル部分を処理して、第２処理信号を発生するステップと、１でも０でもない第３伝達関数によって表される第３プロセスに応じて第２チャネル第１スペクトル部分を処理して、第３処理信号を発生するステップと、第３伝達関数とは異なる第４伝達関数によって表される第４プロセスに応じて第２チャネル信号第１スペクトル部分を処理して、第４処理信号を発生するステップとを含む。更に、この方法は、第１チャネル第２スペクトル部分と第２チャネル第２スペクトル部分とを合成して、合成第１チャネル第２スペクトル部分を発生するステップと、第１電気音響変換器によって、第１チャネル合成第２スペクトル部分と、第１チャネル第１処理信号、第１チャネル第２処理信号、第１チャネル第３処理信号、および第１チャネル第４処理信号の１つとを変換するステップとを含む。
本発明の別の態様によれば、電気音響デバイスは、第１指向性アレイを含む。第１指向性アレイは、第１電気音響変換器と第２電気音響変換器とを含む。第１および第２電気音響変換器は、各々、第１放射面と第２放射面とを含む。このデバイスは、更に、内部および外面を有する低周波増強構造を含み、第１電気音響変換器の第１放射面および第２電気音響デバイスの第１放射面が周囲環境に面し、第１電気音響変換器の第２放射面および第２電気音響変換器の第２放射面が、低周波増強構造の内部に面するように、電気音響デバイスを構成し配置する。
本発明の別の態様によれば、マルチチャネル・オーディオ・システムの動作方法において、マルチチャネル・オーディオ・システムは、第１および第２電気音響変換器と、音響導波路と含む。この方法は、第１変換器の第１放射面および第２変換器の第１放射面が、音響導波路内に音波を放射するように、第１変換器および第２変換器を導波路内の分離した位置に配置するステップと、第１チャネル信号を、第１チャネル高周波オーディオ信号と第１チャネル低周波オーディオ信号とに分離するステップと、第２チャネル信号を、第２チャネル高周波オーディオ信号と第２チャネル低周波オーディオ信号とに分離するステップと、第１チャネル低周波オーディオ信号と第２チャネル低周波オーディオ信号とを合成し、共通低周波オーディオ信号を形成するステップとを含む。この方法は、更に、共通低周波オーディオ信号を第１変換器および第２変換器に伝送するステップと、第１チャネル高周波オーディオ信号を第１変換器に伝送するステップと、第２チャネル高周波オーディオ信号を第２変換器に伝送するステップと、第１変換器によって、第１チャネル高周波信号および共通低周波オーディオ信号に対応する音波を導波路内に放射するステップと、第２変換器によって、第２チャネル高周波信号および共通低周波オーディオ信号に対応する音波を導波路内に放射するステップとを含む。
本発明の別の態様では、第１および第２ラウドスピーカ・アレイと、第１および第２オーディオ・チャネルとを有するオーディオ・システムを有するマルチメディア・エンターテインメント機器の動作方法において、第１および第２オーディオ・チャネルは、各々、高周波部分と低周波部分とを有し、マルチメディア・エンターテインメント機器が、付随する聴取空間を含む。この方法は、第１ラウドスピーカ・アレイによって、第１オーディオ・チャネルの高周波部分に対応する音波を聴取空間に向けて指向的に放射するステップと、第２ラウドスピーカ・アレイによって、第２オーディオ・チャネルの高周波部分に対応する音波を、聴取空間に向けて指向的に放射するステップと、第１ラウドスピーカ・アレイおよび第２ラウドスピーカ・アレイによって、第１チャネルの低周波部分および第２チャネルの低周波部分を無指向的に放射するステップとを含む。
本発明の別の態様では、エンターテインメント・エリアは、オーディオ・システムを備えた第１マルチメディア・エンターテインメント機器を含む。このオーディオ・システムは、第１オーディオ・チャネルと第２オーディオ・チャネルとを含む。第１オーディオ・チャネルおよび第２オーディオ・チャネルは、各々、高周波部分と低周波部分とを含む。第１マルチメディア・エンターテインメント機器は、第１ラウドスピーカ・アレイと第２ラウドスピーカ・アレイとを含む。エンターテインメント・エリアは、第１マルチメディア・エンターテインメント機器に付随する聴取空間を含む。このエリア（区域）は、更に、オーディオ・システムを備えた第２マルチメディア・エンターテインメント機器を含む。このオーディオ・システムは、第１オーディオ・チャネルと第２オーディオ・チャネルとを含む。第１オーディオ・チャネルおよび第２オーディオ・チャネルは、各々、高周波部分と低周波部分とを含む。第２マルチメディア・エンターテインメント機器は、第１ラウドスピーカ・アレイと第２ラウドスピーカ・アレイとを含む。エンターテインメント・エリアは、第２マルチメディア・エンターテインメント機器に付随する聴取空間を含む。第１マルチメディア・エンターテインメント機器および第２マルチメディア・エンターテインメント機器は、共通の聴取領域内にある。第１マルチメディア・エンターテインメント機器は、第１デバイスの第１チャネル高周波部分および第１デバイスの第２チャネル高周波部分に対応する音波を直接放射し、第１デバイスの第１チャネル高周波部分に対応する音波および第１デバイスの第２チャネル高周波部分に対応する音波が、第１デバイスに付随する聴取空間においては、第２デバイスに付随する聴取空間におけるよりも顕著により聴取可能となるように構成配置されている。第２マルチメディア・エンターテインメント機器は、第２デバイスの第１チャネル高周波部分および第２デバイスの第２チャネル高周波部分に対応する音波を直接放射し、第２デバイスの第１チャネル高周波部分および第２デバイスの第２チャネル高周波部分に対応する音波が、第２デバイスに付随する聴取空間においては、第１デバイスに付随する聴取空間におけるよりも顕著により聴取可能となるように構成配置されている。
本発明の別の態様では、第１オーディオ信号および第２オーディオ信号に対応する音波を放射するオーディオ・システムは、指向性放射パターンの優先度を示すインディケータを含む。このインディケータが少なくとも２つの状態を有する。オーディオ・システムは、インディケータを検出する検出器と、複数の指向性放射パターンで音波を放射する指向性アレイとを含む。指向性アレイは、第１インディケータ状態の検出時に、第１指向性放射パターンに応じて音響エネルギを放射し、第２インディケータ状態の検出時に、第２指向性放射パターンに応じて音響エネルギを放射するように、構成配置されている。
本発明の別の態様では、オーディオ信号を動的に等化する方法は、オーディオ信号を供給するステップと、可変係数Ｇ（０＜Ｇ＜１）によるオーディオ信号の第１減衰によって、第１減衰信号を発生するステップと、可変係数１−Ｇによるオーディオ信号の第２減衰によって、第２減衰信号を発生するステップとを含む。この方法は、更に、第１減衰信号を等化し、等化第１減衰信号を発生するステップと、等化第１減衰信号を第２減衰信号と合成し、出力信号を発生するステップとを含む。
本発明の別の態様では、オーディオ信号をクリップし、クリップ後処理を行う方法は、オーディオ信号をクリップし、クリップ・オーディオ信号を発生するステップと、第１フィルタによってオーディオ信号を濾波（フィルタリング）して、濾波非クリップ・オーディオ信号を発生するステップと、第２フィルタによって、クリップ・オーディオ信号をフィルタリングして、濾波クリップ・オーディオ信号を発生するステップとを含む。この方法は、更に、濾波クリップ・オーディオ信号とクリップ・オーディオ信号とを差分的に合成して、差分的合成オーディオ信号を発生するステップと、濾波非クリップ・オーディオ信号と差分的合成オーディオ信号とを合成して、出力信号を発生するステップとを含む。
本発明の別の態様では、サウンド放射パターンの指向性を制御する方法は、オーディオ信号を第１減衰器、時間遅延、および第１加算器に供給するステップを含む。また、この方法は、第１減衰器を用いた、可変係数Ｇ（０＜Ｇ＜１）によるオーディオ信号の第１減衰によって、第１可変減衰オーディオ信号を発生するステップと、可変係数（１−Ｇ）によるオーディオ信号の第２減衰によって、第２可変減衰オーディオ信号を発生するステップと、第１オーディオ信号を時間遅延し、遅延オーディオ信号を発生するステップと、可変係数Ｈによる遅延オーディオ信号の第３減衰によって、第１可変減衰遅延オーディオ信号を発生するステップと、可変係数（１−Ｈ）による第４減衰によって、第２可変減衰遅延オーディオ信号を発生するステップとを含む。更に、この方法は、第１可変減衰オーディオ信号を第２可変減衰遅延オーディオ信号と合成し、第１変換可能オーディオ信号を発生するステップと、第１可変減衰オーディオ信号を第１可変減衰遅延オーディオ信号と合成し、第２変換可能オーディオ信号を発生するステップとを含む。
本発明の更に別の態様では、ギャンブル機器は、付随する聴取空間と、オーディオ・システムとを含む。オーディオ・システムは、複数の変換器から成る指向性ラウドスピーカ・アレイを含む。複数の変換器の内第１変換器が放射する音波は、加算的に（強め合うように）第１方向に合成し、減算（相殺）的に第２方向に合成する。第１方向は、聴取空間に向かう。
その他の特徴、目的、および利点は、以下の詳細な説明を、添付図面と関連付けて読むことによって、明白になるであろう。
これより、図面、更に特定すれば図１Ａを参照して、本発明によるオーディオ信号処理システム１を示す。入力端子１０、１２は、ステレオまたはマルチチャネル・オーディオ・システムの２つのチャネルＡ、Ｂに対応するオーディオ信号を受け取る。入力端子１０、１２は、フィルタおよび合成回路（フィルタ／合成回路）１４に結合されており、フィルタ／合成回路１４はオーディオ信号線１６、１８、２０上に修正（変更）したオーディオ信号を出力する。オーディオ信号線１６は、オーディオ信号処理回路２２の処理ブロック２３〜２６に結合されている。信号処理ブロック２３は、加算器２７Ａに結合されており、加算器２７Ａは電気音響変換器２７Ｂに結合されている。信号処理ブロック２４は、加算器２８Ａに結合されており、加算器２８Ａは、電気音響変換器２８Ｂに結合されている。信号処理ブロック２５は、加算器２９Ａに結合されており、加算器２９Ａは、電気音響変換器２９Ｂに結合されている。信号処理ブロック２６は、加算器３０Ａに結合されており、加算器３０Ａは、電気音響変換器３０Ｂに結合されている。オーディオ信号線１８は、オーディオ信号処理回路２２の処理ブロック３１〜３４に結合されている。信号処理ブロック３１は、加算器２７Ａに結合されている。信号処理ブロック３２は、加算器２８Ａに結合されている。信号処理ブロック３３は、加算器２９Ａに結合されている。信号処理ブロック３４は、加算器３０Ａに結合されている。オーディオ信号線２０は、オーディオ信号処理回路２２の処理ブロック３５に結合されている。処理ブロック３５は、加算器２７Ａ〜３０Ａに結合されている。
合成／フィルタ回路１４は、入力端子１０に結合されているハイ・パス・フィルタ３６と、入力端子１２に結合されているハイ・パス・フィルタ４０とを含むことができる。また、合成／フィルタ回路１４は、オプションとして移相器３７Ａ、３８Ｂをそれぞれ介して、入力端子１０および入力端子１２に結合されている加算器３８も含むことができる。加算器３８は、信号線２０に出力するロー・パス・フィルタ４１に結合されている。移相器３７Ａ、３７Ｂの特性および機能については、同時係属中の米国特許出願第０９／７３５，１２３号に記載されている。移相器３７Ａ、３７Ｂは、ロー・パス・フィルタ４１の通過帯域内の周波数範囲にわたって、同時係属中の米国特許出願第０９／７３５，１２３号に記載されている累積効果を有するのである限り、同様のパラメータまたは異なるパラメータを有する。図１Ａのシステムは、この図には示さないが、ＤＡＣや増幅器のような従来の構成要素も含むことが可能である。
動作において、合成／フィルタ回路１４は、信号線１６上に、高周波Ａチャネル信号[Ahf]、信号線１８上に高周波Ｂチャネル信号[Bhf]、および第３信号線２０上に合成低周波信号[(A+B)lf]を出力する。信号線１６上のオーディオ信号は、処理ブロック２３〜２６において、伝達関数H1(s)〜H4(s)によって表されるように処理され（ｓは、ラプラス周波数変数ｊω、そしてω＝２πｆであるので、H(s)は伝達関数の周波数領域での表現となる）、加算器２７Ａ〜３０Ａに出力され、次いで電気音響変換器２７Ｂ〜３０Ｂにそれぞれ出力される。信号線１８上の信号は、処理ブロック３１〜３４において、伝達関数H5(s)〜H8(s)によって表されるように処理され、加算器２７Ａ〜３０Ａに出力され、更に電気音響変換器２７Ｂ〜３０Ｂにそれぞれ出力される。信号線２０上の信号は、処理ブロック３５において、伝達関数H9(s)によって表されるように処理され、加算器２７Ａ〜３０Ａに出力され、更に変換器２７Ｂ〜３０Ｂにそれぞれ出力される。図１Ａのシステムの処理の結果、変換器２７Ｂ〜３０Ｂの各々は、異なる伝達関数にしたがって処理された信号Ahf、Bhfを受け取り、変換器２７Ｂ〜３０Ｂの各々は、合成(A+B)lf信号を受け取る。
図１Ａのシステムの処理の結果、変換器２７Ｂは信号H1(s)Ahf+H5(s)Bhf+H(9)(A+B)lfを受け取り、変換器２８Ｂは信号H2(s)Ahf+H6(s)Bhf+H9(s)(A+B)lfを受け取り、変換器２９Ｂは信号H3(s)Ahf+H7(s)Bhf+H9(s)(A+B)lfを受け取り、変換器３０Ｂは信号H4(s)Ahf+H8(s)Bhf+H9(s)(A+B)lfを受け取る。位相３６Ａまたは３７Ｂ、あるいは双方がある場合、それぞれの変換器が受け取る信号には、位相シフトが含まれる場合もある。
伝達関数H1(s)〜H9(s)は、減衰／増幅、時間遅延、位相シフト、等化、ＨＲＴＦ処理（図１７Ａおよび図１７Ｂの説明において後述する）、あるいはその他の線形または非線形信号処理機能の１つ以上を表すことができる。また、伝達関数H1(s)〜H9(s)は、無変化（即ち、数学的に表現すると、１の値を有する）を表すこともでき、あるいは欠如（即ち、数学的に表現すると、０の値を有する）を表すこともできる。これら２つの状態の例を以下で説明する。加えて、処理ブロック２３〜２６および３１〜３５において行われ得るあらゆる等化に加えて、電気音響変換器２７Ｂ〜３０Ｂの各々を個々に等化することもできる。個々の変換器の等化は、個々の変換器と連携するプロセッサによって処理することが最も好都合である。
図１Ａのシステムは、論理ブロック図として示されている。図１Ａおよび以降のその他の論理ブロック図では、図１Ａの構成要素の各々に対応する物理的素子がある場合も、ない場合もある。例えば、入力端子１０、１２は、ディジタル・エンコードした信号のストリームを受け取る単一の物理的入力端子として実現することができる。ハイ・パス・フィルタ３６、４０、または処理ブロック２３〜２６、あるいはその他のような構成要素は、ディジタル・エンコードしたデータに対して動作するディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって実現することができる。加えて、その他の回路構成は、図１Ａの構成と実質的に同じ結果を得ることができる。例えば、チャネルＡ、Ｂは、合成の前に、フィルタ４１のようなロー・パス・フィルタによって濾波することができる。ハイ・パス・フィルタ３６、４０は、図１４において以下で示すように、非濾波信号との差分的加算(differential summation)を行うロー・パス・フィルタとして実現することもできる。１つよりも多いブロックを１つの構成要素で表すこともでき、あるいは多数のブロックを１つに纏めることもできる。例えば、ハイ・パス・フィルタ３６、４０は、ブロック２３〜２６および３１〜３４の伝達関数に組み込むことができ、ロー・パス・フィルタ４１はブロック３５の伝達関数に組み込むことができる。
ここで用いる場合、「結合」(coupled)とは、「伝達（通信）可能結合」を意味する。即ち、２つの結合された構成部品は、オーディオ信号を伝達するように構成される。結合された構成部品は、導電性ワイヤまたは光学的通信可能ファイバによって物理的に接続することができ、あるいは赤外線または無線周波数（ＲＦ）、またはその他の信号通信技法のようなワイヤレス技法によって通信可能状態で結合することもできる。構成要素が、ディジタル・エンコードされた信号に対して動作するＤＳＰとして実現される場合、「結合」は、ＤＳＰが、当該構成要素によって示され本開示の関連部分に記載されるように、ディジタル・エンコードされたオーディオ信号を処理できることを意味する。同様に、ここで用いる場合、「信号線」は、導電性ワイヤ、光学的通信可能ファイバ、ワイヤレス通信経路、あるいはアナログまたはディジタル・エンコードされたオーディオ信号を伝送するためのその他の種類の信号伝送経路を含む、あらゆる伝送経路を意味する。
ここで用いる場合、「指向性」(directional)とは、放射面の寸法に対して、対応する波長が長い周波数において、最大放射方向に放射されるサウンドの振幅が、最小放射方向に放射されるサウンドの振幅よりも少なくとも３ｄＢ大きいことを意味する。「方向Ｘに指向性がある（または指向性が高い）」とは、方向Ｘが最大放射方向でなくても、他のいずれかの方向よりも方向Ｘの方が可聴放射レベルが大きいことを意味する。指向性音響デバイスが含む素子は、通例、変換器の放射パターンを変化させ、変換器からの放射音が、空間におけるある場所の方が他の場所よりも良く聞こえるようにする。指向性デバイスには、音波指向（送出）デバイス(wave directing device)と干渉デバイスの２種類がある。音波送出デバイスは、ある方向には他の方向よりも大きな振幅で音波を放射させるバリアを含む。音波送出デバイスは、通例、当該音波送出デバイスの寸法に相当する、またはそれよりも短い波長を有する放射には有効である。音波送出デバイスの例には、ホーンおよび音響レンズがある。加えて、音響ドライバは、その直径に相当する、またはそれよりも短い波長では指向性となる。ここで用いる場合、「無指向性」(non-directional)とは、放射面の寸法に対して、対応する波長が長い周波数において、最小放射方向に放射されるサウンドの振幅よりも最大放射方向に放射されるサウンドの振幅が大きい度合いが、３ｄＢ以下であることを意味する。ここで用いる場合、「聴取空間」(listening space)とは、通例１人の聴取者によって占められる空間の一部を意味する。聴取空間の例には、映画館における座席、安楽椅子（イージー・チェア：easy chair)、リクライニング・チェア、または家庭娯楽室におけるソファ着座位置、車両乗員室における着座位置、単一聴取者用ギャンブル機器、または一人で遊ぶビデオ・ゲーム等が含まれる。場合によっては、１つの聴取空間に一人よりも多い聴取者がいる場合もある。例えば、二人で同じビデオ・ゲームで遊ぶ場合である。ここで用いる場合、「聴取領域(リスニングエリア：listening area)」とは、音響的に隣接した、即ち、音響バリアによって分離されていない、聴取空間の集合を意味する。
干渉デバイスは、少なくとも２つの放射素子を有し、これらは２つの音響ドライバ、または単一の音響ドライバの２つの放射面とすることができる。２つの放射素子は、波長が放射素子の直径よりも大きい周波数範囲において干渉する音波を放射する。音波は、ある方向では、それらが他の方向で減算（相殺）的に干渉するよりも大きく弱め合うように干渉する。別の言い方をすれば、相殺的干渉の量は、ドライバ間の中点に対する角度の関数である。ここで用いる場合、「低周波」という用語は、約２００Ｈｚ（対応する波長が５．７フィート即ち１．７メートル）まで、または約４００Ｈｚ（対応する波長が約２．８フィート即ち８６センチメートル）までの周波数のことを言う。ここで用いる場合、「高周波」とは、対応する周波数が低周波範囲よりも高い周波数のことを言う。約４インチの円錐直径を有する円錐（コーン）形電気音響変換器では、典型的な高周波範囲は、約２００Ｈｚ以上である。ここで用いる場合、「超高周波」とは、高周波の部分集合であり、これらを放射するために用いられる変換器の直径未満の対応する波長を有する可聴スペクトル内の周波数のことを言う（約４インチの円錐直径を有する電気音響変換器では、約３．５ｋＨｚ以上）。
図１Ａによるオーディオ信号処理システムは、複数の変換器が、減算的干渉を生ずる信号処理技法を用いて、高周波オーディオ信号に対応する音波を指向的に放射することができるので、有利である。減算的干渉については、米国特許第５，８０９，１５３号および米国特許第５，８７０，４８４号に更に詳しく記載されている。同時に、複数の変換器は、連動して、音波が加算的に合成する周波数範囲の低周波オーディオ信号に対応する音波を放射することにより、低周波範囲においてより多くの音響エネルギを供給することができる。
図１Ｂを参照すると、図１Ａの実施形態の代替実施態様が示されている。図１Ｂでは、処理ブロック３５と１つ以上の変換器との間の信号経路に、時間遅延を設けている。例えば、処理ブロック３５は、時間遅延６１を介して、加算器２９Ａ、３０Ａに結合することができる。あるいは、処理ブロック３５は、時間遅延６２を介して加算器２９Ａに結合し、時間遅延６３を介して加算器３０Ａに結合することもできる。遅延６１、６２、６３と同様の時間遅延要素は、処理ブロック３５と変換器２７Ｂ、２８Ｂとの間にも挿入することもできる。更に別の時間遅延を、図１の処理ブロック２３〜２６および３１〜３４に組み込むこともできる。時間遅延は、全通過フィルタとして、相補全通過フィルタとして、非最小位相フィルタ、または遅延素子として実現することができる。時間遅延は、変換器に印加する信号間に、相対的な時間差が生ずるようにするために用いることができる。
これより図２を参照して、図１Ａのオーディオ信号処理システムの一実施態様を示す。図２の実施形態では、入力端子１０、１２は、従来のマルチチャネル・システムの左（Ｌ）入力端子および右（Ｒ）入力端子を表す。処理ブロック２３、３４におけるそれぞれの伝達関数H1(s)、H8(s)は、無変化を表し（単位値を有する）、処理ブロック２５、２６、３１、３２における伝達関数H3(s)、H4(s)、H5(s)、H6(s)は、０の値を有し、図示されていない。処理ブロック３５は、伝達関数H9(s)を含み、４つの変換器に等しく伝送されるｌｆ信号に作用する。処理ブロック２４、３３のそれぞれの伝達関数H2(s)、H7(s)は、位相反転（負の符号で示す）および時間シフト（それぞれ、Δｔ２およびΔｔ７）をそれぞれ表す。図２の実施形態の信号処理の結果、変換器２７Ｂは、合成信号Lhf+(L+R)lfに対応する音波を放射し、変換器２８Ｂは、合成信号-LhfΔt2+(L+F)lfに対応する音波を放射し、変換器２９Ｂは、合成信号-RhfΔt7+(L+R)lfに対応する音波を放射し、変換器３０Ｂは、合成信号Rhf+(L+R)lfに対応する音波を放射する。
図３Ａを参照すると、図２の実施形態の一形態図が示されており、本発明の一使用例を示す。変換器２７Ｂ、２８Ｂは、従来の直径４インチのコーン形音響ドライバにすることができ、各変換器の１つの放射面がエネルギを導波路３９Ａに直接放射するか、または音響立体空間８０を通して、あるいは何らかのその他の音響要素を介して放射する。各変換器の他方の放射面は、音響エネルギを直接外部環境に放射する。時間遅延Δt2を含む伝達関数H1(s)、H2(s)の特性、ならびに変換器２７Ｂ、２８Ｂの位置および方位付けの設定は、変換器２７Ｂ、２８Ｂの前面が指向性アレイとして機能し、オーディオ信号処理システム１が関与する聴取位置にいる聴取者４６に概略的に向かう方向４４に、その他の方向よりも多くの音響エネルギを放射する（カージオイド（心臓形）４０のような）放射パターンにおいて、左チャネルの高周波スペクトル成分に対応する音波を放射するように行う。変換器２９Ｂは、従来の直径４インチのコーン形音響ドライバとすることができ、各変換器の１つの放射面がエネルギを導波路３９Ａに直接放射するか、または音響立体空間８２を通して、あるいは何らかのその他の音響要素を介して放射する。各変換器の他方の放射面は、音響エネルギを直接外部環境に放射する。時間遅延Δt7を含む伝達関数H7(s)、H8(s)の特性、ならびに変換器２９Ｂ、３０Ｂの位置および方位付けの設定は、変換器２９Ｂ、３０Ｂの前面が指向性アレイとして機能し、オーディオ信号処理システム１が関与する聴取位置にいる聴取者４６に概略的に向かう方向４４に、より多くの音響エネルギを放射する（カージオイド４２のような）放射パターンにおいて、右チャネルの高周波スペクトル成分に対応する音波を放射するように行う。指向性アレイについては、米国特許第５，８０９，１５３号および第５，８７０，４８４号に更に詳細に論じられている。コーンの背面によって導波路に放射される音波、特に、低周波音波は、コーンの前面によって放射される低周波音波を増強する。図２の実施形態のこの実施態様では、変換器２９Ｂ、３０Ｂは導波路の閉鎖端部付近において導波路３９Ａに音響的に結合されており、変換器２７Ｂ、２８Ｂは、導波路の端部同士の間のほぼ中間において導波路３９Ａに音響的に結合されている。変換器をこのように配置すると、導波路３９Ａおよび変換器は、同時継続中の米国特許出願第０９／７５３，１６７号に記載されているように動作する。音響立体空間８０、８２は、同時係属中の特許出願第０９／８８６，８６８号に記載されているように、音響ロー・パス・フィルタとして作用することができる。立体空間８０、８２のロー・パス・フィルタ効果は、本発明では特に有利である。何故なら、導波路３９Ａの増強効果は、低周波における方が高周波におけるよりも重要であるからである。導波路および変換器からなる構造体は、高周波共振を低減するために他の要素も含んでもよく、このような要素は、例えば、計画的に位置付けたフォーム部(portion of foam)を含むことができる。断面積がほぼ一定の閉鎖端導波路は、米国特許出願第０９／１４６６６２号に記載されているように、解放端導波路、あるいはテーパ状または段付導波路のような、他の何らかの形状の導波路と置き換えてもよい。低周波音響エネルギは、無指向的に放射してもよい。
図３Ａの実施態様の一変形では、変換器２７Ｂ、２８Ｂが高周波音響エネルギを無指向的に放射しおよび変換器２９Ｂ、３０Ｂが高周波音響エネルギを無指向的に放射するように、伝達関数H1(s)〜H8(s)の特性を設定する。無指向性放射パターンは、変換器２７Ｂ，２８Ｂおよび変換器２９Ｂ、３０Ｂへのオーディオ信号が同時にそして同相で到達するように伝達関数H1(s)、H2(s)を設定することによって得ることができる。図３Ａの別の実施態様では、伝達関数H1(s)〜H8(s)の特性を可変とし、変換器２９Ｂ、３０Ｂが、放射パターンが指向性の第１動作モードと、放射パターンが無指向性の第２動作モードを有することができるように、あるいは変換器２９Ｂ、３０Ｂが、放射パターンが一方向に指向性である第１動作モードと、放射パターンが第２方向に指向性である第２動作モードとを有するようにしてもよい。加えて、伝達関数H1(s)〜H8(s)を増分（インクリメント）的または連続的に可変とすることによって、２つのモード間で指向性が増分的または連続的に可変となるように、伝達関数H1(s)〜H8(s)を定式化することもできる。
図３Ｂは、図２の実施形態の別の実施態様を示す。図３Ｂの実施態様では、変換器２８Ｂは、導波路の第１端付近で導波路３９Ａに音響的に結合され、変換器２７Ｂは、導波路の第１端から第２端までの距離の約１／４の位置で導波路３９Ａに音響的に結合され、変換器３０Ｂは、第１端から第２端までの距離の約半分の位置で導波路３９Ａに結合され、変換器２９Ｂは、第１端から第２端の距離の約３／４の位置で導波路３９Ａに結合されている。導波路の幾何学的形状および変換器の取付位置を変更することによって、指向性アレイの挙動および導波路の挙動の組み合わせを得ることができる。変換器は、立体空間８４〜８７のような立体空間を介して、導波路に結合するコーンことが可能である。
実用上の理由で、図３Ｂの構成のような複雑な導波路／変換器構成を得るのが困難になる場合もある。そのような状況では、図１Ｂの時間遅延６１〜６３を用いると、１つ以上の変換器の導波路における有効な位置を変化させることができるので、有利である。
放射パターンを示す図は概略的であり、図示する変換器の配置は、必ずしも、図示の放射指向性パターンを生ずるために用いられる変換器の配置とは限らない。指向性パターンは、多くの方法で制御することができる。１つの方法は、変換器の配置を変化させることである。指向性パターンを制御するための異なる変換器配置の例をいくつか、図３Ｃに示す。配置２３２、２３４に示すように、変換器間の距離は変更可能であり、変換器は、音響立体空間または配置２３６に示すような他の何らかの音響要素によって、導波路に音響的に結合することができ、あるいは変換器の聴取空間に対する方位も変更することができ、変換器の互いに対する方位を変更することができ、あるいは１つ以上の配置２３８、２４０、２４２に示すように、追加の変換器を加えることもでき、異なる変換器の配置を用いて、または図３Ｃに示す配置の組み合わせによって、他の多くの配置を考案することができる。また、指向性パターンは、信号間の位相を変更したり、変換器に信号が到達する時間を変化させたり、２つの変換器に伝送する信号の振幅を変化させたり、２つの信号の相対的な極性を変化させるというような信号処理方法や、その他の個々の信号処理方法またはそれらの組み合わせによっても変更することができる。放射指向性パターンの制御については、米国特許第５，８０９，１５３号および第５，８７０，４８４号において更に詳しく論じられている。
非常に高い周波数では、変換器は、変換器の表面の軸の方向、即ち、コーンの移動方向に指向的となる傾向がある。配置２３８、２４０、２４２のような配置では、変換器２４４の軸２４６が、オーディオ・システムが関与する聴取空間に概略的に配向されており、追加の回路および信号処理によって、聴取空間に配向されていない変換器に信号をロールオフすることができるので、非常に高い周波数では、音波は、聴取空間に概略的に配向されている軸２４６を有する変換器２４４によってのみ放射され、非常に高い周波数において指向性放射が得られる。あるいは、放射面が小さな追加の変換器を、聴取空間に非常に接近して付加し、超高周波音響エネルギを低レベルで放射し、超高周波音波が、オーディオ・システムが関与する聴取空間においては、隣接する聴取空間が関与する聴取空間におけるよりも、格段によく聞こえるようにすることができる。
図４を参照して、図３Ａの実施形態による複数のオーディオ信号処理システムを示す。これは、本発明に考えられる使用例の１つであり、本発明の別の特徴を開示する。図４Ａの図では、９個の信号処理システム１Ａ〜１Ｈの各々に対応する聴取者４６Ａ〜４６Ｈがおり、音響的に開放した領域に位置付けられている。オーディオ信号処理システムの各々には、ビデオ・デバイス（図示せず）が付随し、オーディオ信号処理システムおよびユーザ・インターフェースと共に、聴取者が対話型マルチメディア・エンターテインメント機器を操作できるようになっている。マルチメディア・エンターテインメント機器の一例として、ビデオ・ゲーム（家庭およびゲーム・センター用）、第２類のマルチメディア・エンターテインメントとしては、ギャンブル・マシン（スロット・マシン、ビンゴ・デバイス、ビデオ宝くじ端末、ポーカ・マシン、ギャンブル・キオスク、あるいはローカルまたはワイド・エリア・プログレッシブ・ギャンブル等）があげられ、特に、音響的に開放した区域に多くのギャンブル・マシンを含むカジノ環境を想定したギャンブル・マシンがある。オーディオ・システム１Ａ〜１Ｈの各々は、更に、図３Ａの変形の論述において説明したように、２つの動作モードを有することができる。オーディオ・システム１Ａ〜１Ｄおよび１Ｆ〜１Ｈが動作するモードでは、変換器２７Ａ、２８Ａおよび変換器２９Ａ、３０Ａが指向的に高周波音響エネルギを放射し、各オーディオ・システムが放射するサウンドが、当該オーディオ・システムを用いる聴取者には、他のオーディオ・システムを用いる聴取者よりもはるかに良く聞こえるようにする。オーディオ・システム１Ｅは、高周波音波を無指向的に放射するので、システム１Ｅが放射する高周波音波は、聴取者４６Ｅには、他のシステムを用いる聴取者よりも格段によく聞こえることはない。オーディオ信号処理システム１Ａ〜１Ｈは、ある条件下では第１モードで動作し、他の条件下では第２モードで動作するように構成することや、あるいはあるイベントの発生時にモード間で切り替わるように構成することができる。モード間の切換は、ディジタル信号処理、あるいは手動または自動アナログまたはディジタル・スイッチ、あるいは信号処理パラメータを変更することによって実現することができる。信号処理パラメータを変更する方法には、手動制御、電圧制御フィルタまたは電圧制御増幅器、あるいは伝達関数の係数の更新または変更のような、多くの方法がある。オーディオ・システム１Ａ〜１Ｈは、互いにそして制御装置２とネットワークを組むと、オーディオ・システムを個別に当該オーディオ・システム自体によって制御したり、あるいは外部から制御装置２によって制御するようなことも可能となる。また、オーディオ・システム１Ａ〜１Ｅをネットワークに組んで、オーディオ信号源をリモート(remote)、ローカル(local)、または一部リモートそして一部ローカルとすることができる。図４では、オーディオ・システム１Ｅは、ある条件またはあるイベントの発生に応答して、変換器２７Ａ、２８Ａを含むアレイおよび変換器２９Ａ、３０Ａを含むアレイが無指向的に高周波音響エネルギを放射するようなモードで動作することもできる。例えば、ゲーム・センタにおける実施態様では、オーディオ・システムは、通常の条件の下では指向性モードで動作し、プレーヤがある達成レベルに到達した場合に、所定の時間期間だけ無指向性モードに切り替わることができる。ゲーム室における実施態様では、オーディオ・システムは、通常の条件の下では指向性モードで動作し、プレーヤが「ジャックポット」を当てた場合に無指向性モードに所定の時間期間だけ切り替わることによって、オーディオ・システム１Ｅの近くにいる全ての聴取者に興奮と刺激を与えるようにすることができる。
本発明の一実施形態は、ギャンブル・カジノ環境において特に有利である。一空間にはできるだけ多くのマシンを配することが望ましく、各マシンが、興奮を維持させるために、十分なレベルのサウンドを生成することが望ましく、更に各マシンが放射する音響エネルギは、あるデバイスが関与する聴取空間において、隣接するデバイスが関与する聴取空間におけるよりも聞き取り易くすることが望ましい。
別の実施態様では、指向性パターンは、指向性および無指向性の間で連続的または増分的に可変としたり、一方向への指向的放射と他方向への指向的放射との間で連続的または増分的に可変とすることもできる。連続的指向性または増分可変指向性を得る方法を、図１６および本開示の対応部分において、以下で示す。
図５を参照して、図３Ａの実施形態の代替態様の図を示す。図５における対応する参照番号は、図３の同様に付番した要素を示す。図５の実施態様では、変換器２７Ｂ、２８Ｂ、２９Ｂ、３０Ｂは、ポート５０を有するエンクロージャ３９Ｂ内に装着されている。変換器２７Ｂ、２８Ｂは、コーン形音響ドライバであり、１つのコーン面が、ポートのあるエンクロージャ内部に向けて音波を放射し、１つのコーン面が自由空間に音波を放射するように装着されている。図２の時間遅延Δｔ２の値、伝達関数H1(s)、H2(s)（図２）の特性、ならびに変換器２７Ｂ、２８Ｂの位置および方位は、変換器２７Ｂ、２８Ｂの前面が指向性アレイとして機能し、オーディオ信号処理システム１が関与する聴取位置にいる聴取者４６に概略的に向けらた方向４４に指向的な（カージオイド４０のような）放射パターンにおいて、左チャネルの高周波スペクトル成分に対応する音波を放射するように設定する。時間遅延Δｔ７の値、伝達関数H7(s)、H8(s)の特性、ならびに変換器２９Ｂ、３０Ｂの位置および方位は、変換器２９Ｂ、３０Ｂの前面が指向性アレイとして機能し、オーディオ信号処理システム１が関与する聴取位置にいる聴取者４６に概略的に向けられた方向４４に指向的な（カージオイド４２のような）放射パターンにおいて、右チャネルの高周波スペクトル成分に対応する音波を放射するように設定する。コーンの背面によって、ポートを有するエンクロージャ内に放射される音波、特に低周波音波は、コーンの前面が放射する低周波音波を増強する。
これより図６を参照して、本発明の別の実施形態を示す。図６の実施形態では、入力端子は、サラウンド・サウンド・システムの左および左サラウンド入力端子を表す。伝達関数H1(s)、H6(s)は無変化（１の数学的値を有する）を表し、伝達関数H3(s)、H4(s)、H7(s)、H8(s)は、処理ブロック２５、２６、３３、３４（図１Ａ）にはなく（０の数学的値を有する）、図示されていない。処理ブロック３５の伝達関数H9(s)は、変換器群に伝送されるｌｆ信号に同等に作用する。伝達関数H2(s)、H5(s)は、位相反転（負の符号で示す）、および時間シフト（Δｔ２およびΔｔ５）を表す。図２の実施形態の信号処理の結果、変換器２７Ｂは、合成信号Lfh-LShfΔt5+(L+LS)lfに対応する音波を放射し、変換器２８Ｂは、合成信号LShf-LhfΔt2+(L+LS)lfに対応する音波を放射する。右および右サラウンド・チャネルにも、同様のオーディオ信号処理システムがあればよい。
次に図７を参照し、図６の実施形態の一態様の図を示す。図７の実施形態では、変換器２７Ｂ−Ｌ（「Ｌ」は左／左サラウンド・オーディオ信号処理システムを示す）、２８Ｂ−Ｌが、ポート付エンクロージャ５２Ｌに装着されている。ポート付エンクロージャは、変換器２７Ｂ−Ｌ、２８Ｂ−Ｌが放射する低周波音波を増強するように構成されている。変換器の間隔、およびΔt2の値は、矢印５４で示すように、Lhf信号に対応する音波が指向的に聴取者４６に向けて放射されるように設定する。変換器の間隔、およびΔt5の値は、LShf信号に対応する音波が聴取者には向いていない方向５６に指向的に放射され、音波が部屋の境界および部屋内の物体で反射した後に聴取者に到達するように設定する。同様に、変換器２７Ｂ−Ｒ（「Ｒ」は、右／右サラウンド・オーディオ信号処理システムを示す）、２８Ｂ−Ｒが、ポート付エンクロージャ５２Ｒに装着されている。ポート付エンクロージャは、変換器２７Ｂ−Ｒ、２８Ｂ−Ｒが放射する低周波音波を増強するように構成されている。変換器の間隔、およびΔt2の値は、Rhf信号に対応する音波が、矢印５８で示すように、聴取者に向かって指向的に放射されるように設定する。変換器の間隔、およびΔt5の値は、RShf信号に対応する音波が聴取者には向いていない方向５６に指向的に放射され、音波が部屋の境界および部屋内の物体で反射した後に聴取者に到達するように設定する。図６の別の実施態様では、図４の実施態様のように、信号処理、変換器の間隔、ならびにΔt2およびΔt5の値は、ＬおよびＬＳ信号双方に対応する音波、ならびにＲおよびＲＳ信号双方に対応する音波が、聴取者４６によって占められている聴取空間に向けて放射されるように設定する。中央チャネルがある場合、中央チャネルは、単一の中央に位置付けた変換器によって、または図７に示すデバイスと同様の構造体によって放射すればよく、あるいは以下で図８Ｂに示すように、中央チャネルをダウンミックスしてもよい。
図８Ａを参照して、本発明の別の実施形態を示す。図８の実施形態では、入力端子１０、１２は、従来のステレオ・オーディオ・システムの入力端子、または従来のマルチチャネル・オーディオ・システムのＬ、Ｒ入力端子を表す。また、中央チャネル入力端子７０も含むことが可能で、その場合、マルチチャネル・オーディオ・システムのセンター（中央）チャネルとなる。図８Ａの実施形態では、オーディオ信号の高周波および低周波スペクトル成分を分離しないので、他の実施形態の合成／フィルタ回路および加算器は必要ない。入力端子１０は、処理ブロック２３を介して、電気音響変換器２７Ｂに結合されている。入力端子１２は、処理ブロック３４を介して、電気音響変換器２８Ｂに結合されている。入力端子７０は、処理ブロック７２を介して、電気音響変換器７４に結合されている。伝達関数H1(s)（処理ブロック２３におけるＬ信号に適用される）、H8(s)（処理ブロック３４におけるＲ信号に適用される）、およびH10(s)（処理ブロック７２におけるＣ信号に適用される）は、個々のチャネル等化、部屋の効果を考慮した変換器の個々の等化、音量およびバランス制御、画像拡散(image spreading)のような機能、またはその他の同様の機能を含むことができ、あるいは無変化を表すこともできる。フル・レンジ左チャネル信号に対応する音波が変換器２７Ｂによって放射され、フル・レンジ右信号に対応する音波が変換器２８Ｂによって放射され、フル・レンジ中央オーディオ信号に対応する音波が変換器７４によって放射される。この実施形態の更なる詳細を図９に示す。
図８Ｂは、中央チャネル信号を処理する代替処理回路を示す。図８Ｂのシステムでは、中央チャネルを加算器７６、７８において左および右チャネルにダウンミックスすることができる。ダウンミキシングは、中央チャネル信号のスケーリング(scaling)を含み、従来の技法にしたがって行うことができる。
図８Ｃは、図８Ａの代替実施形態を示す。図８Ｃの実施態様は、図８Ａの構成要素と、入力端子１０、１２を結合する合成／フィルタ回路１４のような、低周波信号を処理する追加の回路を含む。合成／フィルタ回路１４は、図１、図２、図６の加算器３８、ロー・パス・フィルタ４１、ハイ・パス・フィルタ３６、４０、信号線１６、１８、２０を含む。加えて、図８Ａの実施態様は、これまでの実施形態の移相器３７Ａ、３７Ｂ（この図には示されていない）のような移相器を含んでもよく、中央チャネル信号のために、入力端子１０、１２、７０を加算器３８およびハイ・パス・フィルタ１４２と結合する。含む場合、移相器によって印加される相対位相は、入力端子１０、１２、７０からの信号が適正な位相関係で合成するように設定することができる。加算器２７Ａ、２８Ａ、７４Ａは、左、右、および中央チャネルのために、オーディオ信号処理回路２２の素子を、それぞれ、変換器２７Ｂ、２８Ｂ、７４Ｂと結合する。図８Ｃの実施形態は、３チャネル信号の低音部分を合成し、変換器の各々に伝送することを除いて、図８Ａの実施形態と同様に機能する。
次に図９を参照して、図８Ａおよび図８Ｃの実施形態の一態様を示す。図９の実施形態では、変換器２７Ｂ、２８Ｂ、７４は、導波路３９Ａ内に配置されており、変換器の各々のコーンの一方側が外部環境に面し、変換器の各々のコーンの他方側が音響的に導波路に結合されるようになっている。この実施形態では、変換器は、図３Ａおよび図３Ｂの論述において先に説明した原理にしたがって、音響立体空間８０、８２、８４によって導波路に音響的に結合することができる。変換器群は、図示のように、導波路の両端間の距離の約１／４、１／２、および３／４の位置で導波路３９Ａに結合するとよく、あるいは経験的またはシミュレーションによって選択された、導波路の望ましくない共鳴効果を軽減する他の位置で結合してもよい。
図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して、本発明の別の実施形態を示す。入力端子１１０〜１１３、１１５は、それぞれ、サラウンド・オーディオ・システムの左、左サラウンド、右、右サラウンド、および中央チャネルに対応するオーディオ信号を受け取る。入力端子１１０〜１１３、１１５は、合成／フィルタ回路１１４に結合され、合成／フィルタ回路１１４は、第１信号線１１６上に高周波Ｌ信号（Lhf）、第２信号線１１７上に高周波ＬＳ信号（LShf ）、信号線１１８上に高周波Ｒ信号（Rhf)、信号線１１９上に高周波ＲＳ信号（RShf）、信号線１２１上に高周波Ｃ信号(Chf)、および信号線１２０上に合成低周波信号(C+L+LS+R+RS)lfを出力する。信号線１１６〜１２１上の信号は、処理回路１２２によって処理される。信号線１１６上の信号は、処理ブロック１２３、１２４において伝達関数H1(s)、H2(s)によって表されるように処理され、加算器１２７Ａ、１２８Ａに出力され、次いで電気音響変換器１２７Ｂ、１２８Ｂにそれぞれ出力される。信号線１１７上の信号は、処理ブロック１２５、１２６において伝達関数H3(s)、H4(s)によって表されるように処理され、加算器１２７Ａ、１２８Ａに出力され、次いで電気音響変換器１２７Ｂ、１２８Ｂにそれぞれ出力される。信号線１１８上の信号は、処理ブロック１３１、１３２において伝達関数H5(s)、H6(s)によって表されるように処理され、加算器１２９Ａ、１３０Ａに出力され、次いで電気音響変換器１２９Ｂ、１３０Ｂにそれぞれ出力される。信号線１１９上の信号は、処理ブロック１３３、１３４において伝達関数H7(s)、H8(s)によって表されるように処理され、加算器１２９Ａ、１３０Ａに出力され、次いで電気音響変換器１２９Ｂ、１３０Ｂにそれぞれ出力される。信号線１２０上の信号は、処理ブロック１３５において伝達関数H9(s)によって表されるように処理され、加算器１２７Ａ〜１３０Ａ、１７３Ａに出力され、次いで変換器１２７Ｂ〜１３０Ｂ、１７３Ｂに出力される。信号線１２１上の信号は、処理ブロック１７２において伝達関数H10(s)によって表されるように処理され、加算器１７３Ａに出力され、次いで電気音響変換器１７３Ｂに出力される。図１０Ａおよび図１０Ｂのシステムの処理の結果、変換器１２７Ｂ、１２８Ｂは、異なる伝達関数にしたがって処理された信号Lhf、LShfを受け取ることができ、変換器１２９Ｂ、１３０Ｂは、異なる伝達関数にしたがって処理された信号Rhf、RShfを受け取ることができ、変換器１７３Ｂは、処理されたChfチャネル信号を受け取ることができ、変換器１２７Ｂ〜１３０Ｂ、１７３Ｂは、各々、同じ伝達関数にしたがって処理された合成信号(C+L+LS+R+RS)lfを受け取る。
図１Ａの実施形態と同様、Llf、LSlf、Rlf、RSlfのいずれの組み合わせを合成するときにでも、図１Ａの構成要素３７Ａ、３７Ｂのような任意の移相器を用いれば、適正に信号を合成させる位相関係を得ることができる。オーディオ・システムが単体の中央チャネル変換器１７３Ｂを有していない場合、図８Ｂに示したように、中央チャネル信号はダウンミックスすればよい。
合成／フィルタ回路１１４を実現するトポロジ(topology)を図１０Ａおよび図１０Ｂに示す。入力端子１１０は、ハイ・パス・フィルタ１３６および加算器１３８に結合されている。入力端子１１１は、ハイ・パス・フィルタ１３７および加算器１３８に結合されている。入力端子１１２は、ハイ・パス・フィルタ２４０および加算器１３８に結合されている。入力端子１１３は、ハイ・パス・フィルタ１４３および加算器１３８に結合されている。端子のいずれの１つから加算器への結合も、図１Ａに示したような移相器３７Ａまたは３７Ｂのような移相器を介して行ってもよい。加算器１３８は、信号線１２０に出力するロー・パス・フィルタ１４１に結合されている。他のフィルタ・トポロジでも、実質的に同様の結果を得ることができる。例えば、チャネルを合成する前に、ロー・パス・フィルタに通してもよく、あるいはハイ・パス・フィルタは、図１４で以下に示すように、非濾波信号との差分加算を行うロー・パス・フィルタとして実現することができる。伝達関数H1(s)〜H10(s)は、減衰／増幅、時間遅延、位相シフト、等化、またはその他の音響信号処理機能の１つ以上を表すことができる。また、伝達関数H1(s)〜H9(s)は、無変化（即ち、数学的に表すと、１の値を有する）を表すこともでき、あるいは欠如（即ち、数学的に表すと、０の値を有する）を表すこともできる。これら２つの状態の例について、以下で説明する。図１０Ａおよび図１０Ｂのシステムは、図示しない、ＤＡＣおよびフィルタのような従来の素子も含むことができる。加えて、処理ブロック２３〜２６および３１〜３５において行うことができるいずれの等化の他にも、電気音響変換器２７Ｂ〜３０Ｂの各々を個々に等化することもできる。図１０Ａおよび図１０Ｂでは、他のトポロジでも同じ結果を得ることができる。例えば、加算器１３８と信号線１２０との間に配置したロー・パス・フィルタ１４１を、入力端子の各々と加算器１３８との間のロー・パス・フィルタと置き換えることもできる。
本発明の一実施形態では、伝達関数H1(s)、H4(s)、H6(s)、H7(s)は無変化（数学的には、１の値）を表し、伝達関数H2(s)、H3(s)、H5(s)、H8(s)は位相反転（負の符号で表す）および時間遅延（Δtnで表す。ｎはそれぞれ２、３、６、７である）。
電気音響変換器の視点から見た場合、変換器１２７Ｂは、合成信号Lhf-LShfΔt3+(L+LS+R+RS+C)lfを受け取り、変換器１２８Ｂは、合成信号LShf-LhfΔt2+(L+LS+R+RS+C)lfを受け取り、変換器１２９Ｂは、合成信号RShf-RhfΔt5+(L+LS+R+RS+C)lfを受け取り、変換器１３０Ｂは、合成信号Rhf-RShfΔt8+(L+LS+R+RS+C)lfを受け取り、変換器１７３Ｂは、合成信号Chf+(C+L+LS+RS)lfを受け取る。
図１１を参照して、図１０Ａおよび図１０Ｂの実施形態の一実施態様の図を示す。時間遅延Δt2の値、伝達関数H1(s)、H2(s)の特性、および変換器１２７Ｂ、１２８Ｂの位置および配向は、変換器１２７Ｂ，１２８Ｂの前面が指向性アレイとして機能し、オーディオ信号処理システム１が関与する聴取位置にいる聴取者４６に概略的に向かう方向５４において指向的な放射パターンにおける左チャネルの高周波スペクトル成分に対応する音波を放射する。時間遅延Δt3の値、伝達関数H3(s)、H4(s)の特性、および変換器１２７Ｂ、１２８Ｂの位置および配向は、変換器１２７Ｂ，１２８Ｂの前面が指向性アレイとして機能し、方向５４とは異なる方向５６、この場合は外に向かう方向において指向的な放射パターンにおける左チャネルの高周波スペクトル成分に対応する音波を放射する。あるいは、時間遅延Δt3の値、伝達関数H3(s)、H4(s)の特性、および変換器１２７Ｂ、１２８Ｂの位置および配向は、変換器１２７Ｂ，１２８Ｂの前面が指向性アレイとして機能し、この場合は内側に向かう方向５４において指向的な放射パターンにおける左チャネルの高周波スペクトル成分に対応する音波を放射する。時間遅延Δt6の値、伝達関数H5(s)、H6(s)の特性、および変換器１２９Ｂ、１３０Ｂの位置および配向は、変換器１２９Ｂ，１３０Ｂの前面が指向性アレイとして機能し、オーディオ信号処理システム１が関与する聴取位置にいる聴取者４６に概略的に向かう方向５８において指向的な放射パターンにおける右チャネルの高周波スペクトル成分に対応する音波を放射する。時間遅延Δt7の値、伝達関数H7(s)、H8(s)の特性、および変換器１２９Ｂ、１３０Ｂの位置および配向は、変換器１２９Ｂ，１３０Ｂの前面が指向性アレイとして機能し、方向５８とは異なる方向６０、この場合は外に向かう方向において指向的な放射パターンにおける右チャネルの高周波スペクトル成分に対応する音波を放射する。あるいは、時間遅延Δt7の値、伝達関数H7(s)、H8(s)の特性、および変換器１２９Ｂ、１３０Ｂの位置および配向は、変換器１２９Ｂ，１３０Ｂの前面が指向性アレイとして機能し、この場合は内側に向かう方向５８において指向的な放射パターンにおける右チャネルの高周波スペクトル成分に対応する音波を放射する。
指向性アレイについては、米国特許第５，８０９，１５３号および第５，８７０，４８４号において更に詳しく論じられている。コーンの背面から導波路内に放射される音波、特に低周波音波は、コーンの前面によって放射される低周波音波を増強する。図１１の実施形態のこの態様では、変換器１２９Ｂ、１３０Ｂが導波路の閉鎖端近くに配置され、変換器１２７Ｂ、１２８Ｂは、導波路の端部同士の間のほぼ中間に配置されている。変換器をこのように配置すると、導波路１３９Ａおよび変換器は、同時継続中の米国特許出願第０９／７５３，１６７号に記載されているように動作する。導波路および変換器から成る構造体は、高周波共振を低減する要素も含むとよい。このような要素は、例えば、計画的に位置付けたフォーム部(portion of foam)を含むことができる。
図１１に示す指向性の方向に加えて、同時係属中の米国特許出願第０９／８８６，８６８号のプレゼンテーション・モード信号処理方法を使用すると、Ｌ、ＬＳ、Ｒ，ＲＳチャネルの指向性パターンの異なる組み合わせを形成することができる。
次に図１２を参照すると、合成／フィルタ回路１１４およびオーディオ処理回路１２２の代替構成を含み、本発明の付加的な特徴を含むオーディオ・システムが示されている。入力端子１０は、信号調整器８９に結合され、信号調整器８９は、信号線２１０によって合成／フィルタ回路１４に結合されている。入力端子１２は、信号調整器９０に結合され、信号調整器９０は、信号線２１２によって、合成／フィルタ回路１４に結合されている。合成／フィルタ回路１４は、オーディオ信号処理回路２２の指向性制御回路９１に結合されている。指向性制御回路９１は、信号加算器２７Ａ、２８Ａに結合されており、その各々は、対応する電気音響変換器２７Ｂ、２８Ｂに結合されている。また、合成／フィルタ回路１４は、オーディオ信号処理回路２２の指向性制御回路９２にも結合されている。指向性制御回路９２は、信号加算器２９Ａ、３０Ａに結合されており、その各々は、対応する電気音響変換器２９Ｂ、３０Ｂに結合されている。また、合成／フィルタ回路１４は、オーディオ信号処理回路２２の処理ブロック３５にも結合されており、一方信号処理回路２２は、信号加算器２７Ａ〜３０Ａに結合され、その各々は電気音響変換器２７Ｂ〜３０Ｂに結合されている。
図１２の構成要素に関する更なる詳細、および図１２の構成要素の動作説明は、図１３〜図１６の論述において見ることができる。
図１３Ａ〜図１３Ｃを参照して、信号調整器８９を更に詳細に示す。信号調整器８９は、信号圧縮器１６０と、レベル対応ダイナミック・イコライザ１６２とを含む。圧縮器１６０は、乗算器１６４を含み、乗算器１６４は入力端子１０に結合され、更に加算器１６６に差分的に結合されている。入力端子１０は、加算器１６６にも結合されている。加算器１６６は、増幅器１６８に結合され、増幅器１６８は、信号線１６９に、そしてレベル対応ダイナミック・イコライザ１６２に結合されている。レベル対応ダイナミック・イコライザ１６２は、乗算器１７０および加算器１７２に結合されている入力信号線を含む。乗算器１７０は、加算器１７２および加算器１７４に差分的に結合されている。加算器１７２は、イコライザ１７６に結合され、イコライザ１７６は加算器１７４に結合されている。
信号調整器８９の動作について、入力端子１０がステレオまたはマルチチャネル・システムの左端子である例に沿って説明する。ここで、ＬおよびＲは、それぞれ、左および右チャネル信号であり、Ｌバー（以後Ｌ￣と記す）およびＲバー（以後Ｒ￣と記す）は、それぞれ、左および右チャネル信号の振幅である。このシステムは、サラウンド・チャネルのような、その他のチャネルの組み合わせにも適用可能である。動作において、圧縮器１６０の乗算器１６４は、係数、即ち、Y/(Y+K1)の減衰係数を入力信号に適用する。ここで、Y=|L￣|+|R￣|、Ｋ１は定数であり、その値は所望のダイナミック・レンジ圧縮度によって異なる。Ｋ１の典型的な値は、０．０９の範囲である。加算器１６６は、乗算器１６４の出力信号と入力信号とを差分的に加算し、増幅器１６８に印加される信号が、係数Y/(Y+K1)の値によって決定される量だけ圧縮されるようにする。入力信号Ｌの振幅Ｌ￣は、係数{1-Y/(Y+K1)}だけ事実上減衰され、Ｋ２倍に増幅されて、圧縮信号の振幅Lcom￣を発生し、圧縮信号の振幅Lcom￣がK2{1-Y/(Y+K1)}L￣となるようにする。式{1-Y/(Y+K1)}は、Y/(Y+K1)に変形されるので、圧縮信号の振幅Lcom￣もK2{(K1/(Y+K1)}L￣と記述される。振幅Lcom=K2{(K1/(Y+K1)}L￣を有する圧縮信号は、レベル対応ダイナミック・イコライザ１６２に伝送される。
|L￣|および|R￣|の値がK1に対して大きい場合、Y/(Y+K1)の値は１に近づき、{1-Y/(Y+K1)}の値は０に近づくので、この信号はかなり圧縮されたことになる。|L￣|および|R￣|の値が小さい場合、{1-Y/(Y+K1)}の値は１に近づき、信号の圧縮は非常に少ない。増幅器の利得K2に対する典型的な値は５である。
レベル対応ダイナミック・イコライザ１６２の乗算器１７０は、Y2/(Y2+Y3)の係数を適用する。ここで、K3は、オーディオ信号およびY2=[Y-{Y2/(Y+K1)}]K2に適用されるダイナミック等化の量に関係する定数である。Y2=[Y-{Y2/(Y+K1)}]K2は、Y2={YK1/(Y+K1)}K2と表現することができる。K3の典型的な値は０．０２５である。加算器１７２は、乗算器１７０からの出力信号を圧縮信号Lcomと差分的に合成し、加算器１７２からの信号が事実上係数[1-{Y2/(Y2+K3)}]だけ減衰されるようにする。次いで、加算器１７２からの信号は、イコライザ１７６によって等化され、加算器において、乗算器１７０の非等化出力と合成されるので、信号調整器８９の出力信号は、係数Y2/(Y2+K3)だけ減衰された非等化信号を、{1-Y2/(Y2+K3))の等化係数だけ減衰され等化された信号と合成することによって形成される。Ｙ２の値が大きい場合、等化係数の値は０に近づき、等化は信号の小さな部分に適用される。Ｙ２の値が小さい場合、係数の値は１に近づき、等化は入力信号の大きな部分に適用される。
信号調整器９０は、信号調整器８９の構成要素に対応する構成要素を有し、実質的に同様に配置され、実質的に同じ機能を実質的に同様に実行することができる。
図１４は、図１２の合成／フィルタ回路１４を更に詳細に示す。信号線２１０が全通過フィルタ９４に結合され、全通過フィルタ９４は、差分的に加算器９６に結合されている。線２１０はロー・パス・フィルタ９８にも結合されており、ロー・パス・フィルタ９８は、全通過フィルタ１４０に結合され、更に加算器に結合されている。加算器９６は、オーディオ信号処理回路２２の信号処理ブロック９１に結合されている。移相器３７Ａの全通過フィルタ１４０は、移相器３７Ａの全通過フィルタ１４２に結合されている。全通過フィルタ１４２は、加算器３８に結合されている。信号線２１２が全通過フィルタ９５に結合され、全通過フィルタ９５は差分的に加算器９７に結合されている。加算器９７は、オーディオ信号処理回路２２の信号処理ブロック９２に結合されている。また、信号線２１２は、ロー・パス・フィルタ９９にも結合されており、ロー・パス・フィルタ９９は、全通過フィルタ１４４に結合され、更に加算器９７に結合されている。移相器３７Ｂの全通過フィルタ１４４は、移相器３７Ｂの全通過フィルタ１４６に結合されている。全通過フィルタ１４６は、加算器３８に結合されている。加算器３８は、オーディオ処理回路２２の信号処理ブロック１３５に結合されている。
前記通過フィルタの特性を次の表に示す。
Figure 0004656833
 移相器３７Ａ、３７Ｂは、図示のように２つの全通過フィルタとして実現することができ、あるいは相対的な位相差を望む周波数範囲に応じて、２つよりも多いまたは少ない全通過フィルタとして実現することもできる。フィルタは、表１に示すのとは異なる特異性（点）を有してもよい。ロー・パス・フィルタ９８、９９は、折点周波数が約２００Ｈｚの二次ロー・パス・フィルタとするとよい。他の折点周波数および他のフィルタ次数も、使用する変換器や信号処理の要件に応じて用いることもできる。信号ブロック９１、９２については、図１６において説明する。
ロー・パス・フィルタ９８、９９、移相器３７Ａ、３７Ｂ、および加算器３８は、信号の合成の前に、これらをロー・パス・フィルタに通すことを除いて、図１Ａおよび図１Ｂのロー・パス・フィルタ４１、移相器３７Ａ、３７Ｂ、および加算器３８と同様の機能を実行する。ロー・パス・フィルタ９８と加算器９６との組み合わせ、およびロー・パス・フィルタ９９と加算器９７の組み合わせによって、それぞれ、図１Ａおよび図１Ｂのハイ・パス・フィルタ３６、４０と同様の機能を実行する。全通過フィルタ９４、９５は、高周波信号をデバイスの後続段において合成する場合に、適正な位相整合を行う。
図１５Ａを参照して、図１２の実施形態の処理ブロック３５を更に詳しく示す。加算器３８からの信号線は、クリッパ１９０およびノッチ・フィルタ１９２に結合されている。クリッパ１９０の出力端子は、ノッチ・フィルタ１９４および加算器１９６に結合されている。クリッパ１９０の出力端子は、ノッチ・フィルタ１９４および加算器１９６に結合されている。ノッチ・フィルタ１９４の出力端子は、差分的に加算器１９６に結合されている。加算器１９６の出力端子およびノッチ・フィルタ１９２の出力端子は、加算器１９８に結合されている。説明の目的上、図１５Ａではいくつかのノードを特定する。ノード２００は、入力端子とクリッパ１９０との間、および入力端子とノッチ・フィルタ１９２との間の信号線上にある。ノード２０２は、クリッパ１９０とノッチ・フィルタ１９２との間、およびクリッパ１９０と加算器１９６との間の信号線上にある。ノード２０４は、ノッチ・フィルタ１９４と加算器１９６との間の信号線上にある。ノード２０６は、ノッチ・フィルタ１９２と加算器１９８との間の信号線上にある。ノード２８は、加算器１９６および１９８間の信号線上にある。ノード２０９は、加算器１９８と出力端子との間の信号線上にある。
図１５Ｂは、図１５Ａの回路の変形を示す。図１５Ｂの回路では、図１５Ａの加算器１９６、１９８を結合して加算器１９７としている。図１５Ａおよび図１５Ｂの回路は、本質的に同じ機能を実行する。
図１５Ｃおよび図１５Ａを参照して、図１５Ａのノードにおける周波数応答パターン例を示す。曲線２１０は、オーディオ信号の周波数応答である。曲線２１２は、ノード２０２における周波数応答曲線である。クリッピングの後、曲線２１２は望ましくない歪み２１４を有する。曲線２１６は、ノッチ・フィルタ１９４の後方にあるノード２０４における周波数応答曲線である。曲線２２０は、加算器１９６における加算を示す。曲線２１６’は、曲線２１６の反転であり、差分的加算を示す。曲線２２２は、加算器１９６における加算後の、ノード２０８における周波数応答である。曲線２２４は、ノッチ・フィルタ１９２の後方にあるノード２０６における周波数応答である。曲線２２６は、加算器１９８における加算を示す。曲線２２８は、加算器１９８における加算後のノード２０９における周波数応答である。
ノッチ・フィルタ１９２、１９４は、電気音響変換器の最大エクスカーション（偏位）の周波数前後を中心とするか、またはインピーダンスが低く電源に負担がかかる(stressed)周波数前後というような、他の何らかの注目すべき周波数を中心とするとよい。クリッパ１９０は、二極クリッパまたは狭い周波数帯域に信号の振幅を制限する、何らかの他の形式のクリッパとすればよい。ノッチ・フィルタ１９２、１９４は、図示のようなノッチ・フィルタとすることができ、あるいはバンドパス・フィルタまたはロー・パス・フィルタとすることもできる。
動作において、図１５Ａおよび図１５Ｂの回路は、クリップした信号およびクリップしない信号双方を用いて、入力信号を周波数の関数として、効果的に分解および再編成する。歪みを受けやすいクリップ信号の使用する部分は、１つまたは複数の電気音響変換器の最大エクスカーション周波数付近であり、印加される最大信号を制限することが望ましい領域である。再編成された周波数応答曲線は、クリップされない周波数応答曲線から取った部分の方が多い。それは、クリップされない周波数応答曲線に含まれる歪みが、クリップされた周波数応答曲線よりも少ないからである。回路は、１つよりも多い周波数でクリップするように、または最大エクスカーション周波数以外の周波数でクリップするように変更してもよい。用途によっては、ノッチ・フィルタを、ロー・パス・フィルタまたはバンドパス・フィルタと置き換えることもできる。図１５Ａおよび図１５Ｂの回路は、１つまたは複数の所定の周波数において最大振幅信号を制限し、他の周波数では制限せず、混入する歪みを最小に抑えるようにクリッピングを適用する。
図１２の信号調整器８９、９０および合成／フィルタ回路１４、ならびにその構成要素は、多くの方法で変更および再構成することができる。例えば、信号調整器８９、９０は、独立して用いることもできる。即ち、いずれかを用い、他方を用いないことが可能である。信号調整器８９、９０および合成／フィルタ回路１４双方を有するシステムでは、順序を逆にしてもよい。即ち、最初に信号の合成および濾波を行い、次いで調整してもよい。信号調整器の構成要素（図１３Ａの圧縮器１６０およびレベル対応ダイナミック・イコライザ１６２）のいずれかを独立して用いることができる。即ち、いずれかを用い、他方を用いないことが可能である。
図１６を参照して、指向性制御回路９１を更に詳しく示す。図１４の合成／フィルタ回路１４の加算器９６からの信号線は、時間遅延２３０、乗算器２３２、および加算器２３４に結合されている。時間遅延２３０は、乗算器２３６および加算器２３８に結合されている。乗算器２３２は、差分的に加算器２３４に結合され、加算的に加算器２７Ａに結合されている。乗算器２３６は、差分的に加算器２３８に結合され、加算的に加算器２８Ａに結合されている。加算器２３４は、加算器２８Ａに結合されている。加算器２３８は、加算器２７Ａに結合されている。加算器２７Ａは、電気音響変換器２７Ｂへの信号に結合されている。加算器２８Ａは、電気音響変換器２８Ｂに結合されている。図１４の処理ブロック３５（図示せず）は、加算器２７Ａ、２８Ａに結合されている。
時間および位相は既知の方法で関係付けることができるので、時間遅延素子２３０は、１つ以上の移相器の形態で実現することができる。また、時間遅延素子は、非最小位相デバイス(non-minimum phase device)を用いて実現することもできる。ＤＳＰを用いたシステムでは、時間遅延は、データ・サンプルをある数のクロック・サイクルの間直接遅延させることによって、遂行することができる。移相器は、全通過フィルタとして、または相補全通過フィルタとして実現することができる。
動作において、合成／フィルタ回路１４の加算器９６からのオーディオ信号は、乗算器２３２において、減衰係数
Figure 0004656833
 だけ減衰され、加算器２３４において、非減衰信号と差分的に合成される。合成された信号は、次に加算器２８Ａに伝送される。加えて、乗算器２３２の出力は、加算器２７Ａに伝送される。合成／フィルタ回路１４の加算器９６からのオーディオ信号は、時間遅延素子２３０によって時間遅延され、乗算器２３６によって減衰係数
Figure 0004656833
 だけ減衰され、加算器２３８において非減衰信号と差分的に合成される。合成された信号は、加算器２７Ａに伝送される。加えて、乗算器２３６の出力は加算器２８Ａに伝送される。加算器２７Ａ、２８Ａは、オーディオ信号処理回路２２の処理ブロック３５からの低周波オーディオ信号も受け取る。加算器２７Ａ、２８Ａにおいて合成された信号は、次に、電気音響変換器２７Ｂ、２８Ｂによってそれぞれ放射される。変換器２７Ｂ、２８Ｂの時間遅延Δｔ、間隔、および方位は、米国特許第５，８０９，１５３号および第５，８７０，４８４号に記載されているように、サウンド・エネルギを指向的に放射するように、または図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５、図６、図７、および図１１のシステムにおいて実施されるように、構成することができる。
電気音響変換器２７Ｂ、２８Ｂのアレイの指向性は、ＬおよびＲ信号の相関、振幅、および位相関係を制御することによって、制御することができる。２つの場合を図１６の下方に示す。Ｌ＝Ｒ（即ち、同相のモノラル信号）で、減衰係数の値が０の場合、変換器２７Ｂには、信号−ＬΔｔは伝送されるが、Ｌ信号は実質的に伝送されず、変換器２８Ｂには、信号Ｌは伝送されるが、−ＬΔｔは実質的に伝送されない。Ｌ＝−Ｒ（即ち、同じ大きさで位相が逆）で、減衰係数の値が１の場合、変換器２８Ｂにには、信号−ＬΔｔは伝送されるが、Ｌ信号は実質的に伝送されず、変換器２７Ｂには、信号Ｌは伝送されるが、−ＬΔｔは実質的に伝送されない。その結果、実質的に異なる指向性パターンとなる。
図１６の回路の処理結果では、信号が以下の係数だけ減衰されている。
Figure 0004656833
 その信号は、以下の係数だけ減衰され位相反転された時間遅延、位相シフト信号と、そして構成要素３５からの低周波オーディオ信号と加算器２７Ａにおいて加算され、変換器２７Ｂによって変換される。
Figure 0004656833
 以下の係数
Figure 0004656833
 によって減衰された信号は、以下の係数
Figure 0004656833
 によって減衰され位相反転された（マイナス符号で示す）時間遅延信号と、そして構成要素３５からの低周波オーディオ信号と、加算器２８Ａにおいて合成され、変換器２８Ａによって変換される。ＬおよびＲ信号の大きさ、相関、および位相を変化させると、図４の論述において説明したように、異なる放射パターンを得ることができる。図１６の信号に依存した指向性制御に加えて、ユーザが操作可能なスイッチまたは自動スイッチあるいは信号処理のような別の構成でも、指向性パターンを連続的または増分的に変化させることができ、何らかのイベントの発生に基づいて行うことができる。
指向性制御回路９２は、指向性制御回路９１と実質的に同じ構成要素を有し、実質的に同じ構成で配置され、実質的に同じ動作を実質的に同様に実行する。
加えて、図１６の指向性制御回路は、サラウンド・チャネルのような、その他のチャネルにも用いることができる。サラウンド・チャネル信号は、変換器２７Ｂ、２８Ｂによって放射されるように処理することもでき、あるいは他の変換器によって放射されるように処理することもできる。
図１７Ａおよび図１７Ｂを参照して、本発明の別の実施形態を示す。オーディオ・システム３００Ａは、フロント（前方）オーディオ・システム３０１Ａを含む。前方オーディオ・システム３０１Ａは、マルチチャネル・オーディオ・システムの左（Ｌ）、中央（Ｃ），および右（Ｒ）チャネルの入力端子３１０Ｌ、３１０Ｃ、３１０Ｒを有する。入力端子の各々は、ハイ・パス・フィルタ３１２Ｌ、３１２Ｃ、３１２Ｒに結合されており、一方、ハイ・パス・フィルタ３１２Ｌ、３１２Ｃ、３１２Ｒの各々は、処理ブロック３１３Ｌ、３１３Ｃ、３１３Ｒの１つに結合されている。処理ブロック３１３Ｌ、３１３Ｃ、３１３Ｒの各々は、加算器３１４Ｌ、３１４Ｃ、３１４Ｒに結合されており、その各々は、電気音響変換器３１６Ｌ、３１６Ｃ、３１６Ｒにそれぞれ結合されている。電気音響変換器３１６Ｌ、３１６Ｃ、３１６Ｒは、これらが、導波路３１８のような低周波増強デバイス内に音波を放射するように装着されている。入力端子３１０Ｌ、３１０Ｃ、３１０Ｒは、加算器３２０に結合され、加算器３２０はロー・パス・フィルタ３１１に結合されている。ロー・パス・フィルタ３１１は、処理ブロック３１３ＬＦに結合され、一方処理ブロック３１３ＬＦは、加算器３１４Ｌ、３１４Ｃ、３１４Ｒにそれぞれ結合されている。これまでの図におけると同様、入力端子３１０Ｌ、３１０Ｃ、３１０Ｒの一部または全部は、図１Ａの構成要素３７Ａ、３７Ｂのような移相器を介して、加算器３２０に結合するとよい。これらの構成要素は、異なる順序で配列してもよい。フィルタ３１２Ｌ、３１２Ｃ、３１２Ｒは、処理ブロック３１３Ｌ、３１３Ｃ、３１３Ｒの伝達関数の中に組み込んでもよい。伝達関数は、位相シフト、遅延、信号調整、圧縮、クリッピング、等化、ＨＲＴＦ処理などのようなプロセスを組み込むことができ、あるいは０または１を表してもよい。加えて、変換器３１６Ｌ、３１６Ｃ、３１６Ｒは、これらが、先の図に示したような音響立体空間を通じて音波を導波路３１８に放射するように装着することもできる。
前方オーディオ・システム３０１Ａは、図３Ｃのような、これまでの図において説明したように動作する。電気音響変換器３１６Ｌ、３１６Ｃ、３１６Ｒは、各々、チャネルの高周波音波（それぞれ、Lhf、Chf、Rhf)を放射し、更に、合成した低周波音波(L+R+C)lfも放射する。導波路３１８のような低周波増強デバイスが、低周波音波の生成を増強する。
また、オーディオ・システム３００Ａは、図１７Ｂに示す、後方オーディオ・システム３０２Ａも含むことができる。後方オーディオ・システム３０２Ａは、マルチチャネル・オーディオ・システムの左後方（ＬＲ）、右後方（ＲＲ）チャネルの入力端子３３０ＬＲ、３３０ＲＲを含む。入力端子の各々は、ハイ・パス・フィルタ３３２ＬＲ、３３２ＲＲの１つに結合されており、その各々は、処理ブロック３３３ＬＲ、３３３ＲＲの１つに結合されている。加算器３３４ＬＲ、３３４ＲＲの各々は、それぞれ、電気音響変換器３３６ＬＲ、３３６ＲＲに結合されている。電気音響変換器３３６ＬＲ、３３６ＲＲは、これらが、ポート付エンクロージャ３３８のような低周波増強デバイスに、音波を放射するように装着されている。入力端子３３０ＬＲ、３１０ＲＲの各々は、加算器３４０にも結合されており、一方、加算器３４０はロー・パス・フィルタ３４１に結合されている。ロー・パス・フィルタ３４１は、処理ブロック３３３ＬＲに結合されており、一方処理ブロック３３３ＬＲは、加算器３３４ＬＲ、３４ＲＲに結合されている。これまでの図におけると同様、入力端子３３０ＬＲ、３３０ＲＲの一方または双方は、図１Ａの構成要素３７Ａ、３７Ｂのような移相器を介して、加算器３４０に結合するとよい。これらの構成要素は異なる順序で配列してもよい。フィルタ３３２ＬＲ、３３２ＲＲは、処理ブロック３３３ＬＲ、３３３ＲＲの伝達関数の中に組み込んでもよい。伝達関数は、位相シフト、遅延、信号調整、圧縮、クリッピング、等化、ＨＲＴＦ処理などのようなプロセスを組み込むことができ、あるいは０または１を表してもよい。加えて、変換器３３６Ｌ、３３６Ｒは、これらが、ポート付エンクロージャや受動型ラジエータを有するエンクロージャのような、低周波増強デバイス内に音波を放射するように装着することもできる。
後方オーディオ・システム３０２Ａは、前述の実施形態と同様に動作し、更に同時係属中の米国特許出願第１０／３０９，３９５号の後方音響放射デバイスと同様に動作することもできる。ＬＲ信号およびＲＲ信号は、それぞれ、左サラウンドおよび右サラウンド・チャネル・オーディオ信号を含むことができ、更に、両耳時間差、両耳位相差、両耳レベル差、またはモノラル・スペクトル・キューのような、頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）要素も含み、音源像を一層正確に聴取者３３２に表すことができる。また、変換器群は、前述のような回路によって、別の構成要素にも結合し、これらが、指向性の度合いを変化させながらサウンドを放射可能となるようにすることもできる。
図１７Ａおよび図１７Ｂの実施形態によるオーディオ・システムは、前述の理由により有利である。加えて、図１７Ａおよび図１７Ｂによるオーディオ・システムは、現実的な定位情報を聴取者２２に放射し、異なる定位情報を、同じ聴取領域内の多くのマルチメディア・エンターテインメント機器の聴取者に放射することができる。各聴取者は、聴取者に対する近接度、および超高周波における変換器の自然指向性のために、対応するマルチメディア・デバイスが関与するサウンドを、他の聴取者が他のマルチメディア・エンターテインメントデバイスが関与するサウンドを聞くことができるよりも一層明白に聞き取ることができる。
図１８を参照して、図１７Ａおよび図１７Ｂの実施形態の別の実施態様を示す。図１８では、図２の回路を用いた信号処理システムが、左信号Ｌ、右信号Ｒ、左後信号ＬＲ、および右後信号ＲＲを発生する。変換器３１６Ｃは、図１７Ａにおけると同一とすればよく、あるいは指向性アレイと置き換えてもよく、あるいは図８Ｂにおけるように、中央チャネルをダウンミックスし、図１７Ａの変換器３１６Ｃを削除してもよい。図１７Ａおよび図１７Ｂの変換器３１６Ｌ、３１６Ｒ、３３６ＬＳ、３３６ＲＳは、指向性アレイと置き換えられている。図１８の実施態様では、図１Ａおよび図１Ｂまたは図２のシステムと同様の２つの信号処理システムを用い、１つを前方用、１つを後方用として、前方および後方放射双方に対応するようにしてもよい。図１７Ａの変換器３１６Ｌおよび加算器３１４Ｌは、対応する信号加算器３１４Ｌ−１、３１４Ｌ−２と共に、変換器３１６Ｌ−１、３１６Ｌ−２を含む指向性アレイと置き換えられている。図１７Ａの変換器１７Ａおよび加算器３１４Ｒは、加算器３１４Ｌ−１、３１４Ｌ−２と共に変換器３１６Ｒ−１、３１６Ｒ−２を含む指向性アレイと置き換えられている。変換器３１６Ｌ−１、３１６Ｌ−２、３１６Ｒ−１、３１６Ｒ−２は、各変換器の１つの放射面が音波を外部環境に放射し、各変換器の１つの放射面が音波を、音響導波路３１８のような低周波放射増強デバイス内に放射するように装着することができる。同様に、図１７Ｂの変換器３３６ＬＲおよび加算器３３３ＬＲは、対応する加算器３３４ＬＲ−１、３３４ＬＲ−２と共に、変換器３３６ＬＲ−１、３３６ＲＲ−１を含む指向性アレイと置き換えられている。変換器３３６ＲＲは、加算器３３４ＲＲ−１からのオーディオ信号を受け取る変換器３３６ＲＲ−１と、加算器３３４ＲＲ−２からのオーディオ信号を受ける変換器３３６ＲＲ−２とを含む指向性アレイと置き換えることができる。変換器３３６ＬＲ−１、３３６ＬＲ−２、３３６ＲＲ−１、３３６ＲＲ−２は、各変換器の１つの放射面が音波を外部環境に放射し、各変換器の１つの放射面が、ポート付エンクロージャ３４０のような低周波放射増強デバイス内に音波を放射するように装着することができる。
図１８の実施態様では、変換器３１６Ｌ−１、３１６Ｌ−２、３１６Ｒ−１、３１６Ｒ−２は全て、合成左および右低周波信号(L+R)lfを受け取る。加えて、変換器３１６Ｌ−１は、高周波左信号Lhfを受け取り、変換器３１６Ｌ−２は、極性反転し時間遅延した高周波Lhf信号を受け取り、変換器３１６Ｒ−１は高周波信号Rhfを受け取り、変換器３１６Ｒ−２は、極性反転し時間遅延した信号Rhfを受け取る。変換器３１６Ｌ−１、３１６Ｌ−２は、指向性アレイとして動作し、聴取者３２２に向けて、隣接する聴取空間にいる聴取者に向けるよりも多い音響エネルギを放射するように、Lhf信号に対応する音波を放射する。同様に、変換器３１６Ｒ−１、３１６Ｒ−２は、指向性アレイとして動作し、聴取者３２２に向けて、隣接する聴取空間にいる聴取者に向けるよりも多い音響エネルギを放射するように、Rhf信号に対応する音波を放射する。音響導波路３１８は、変換器３１６Ｌ−１、３１６Ｌ−２、３１６Ｒ−１、３１６Ｒ−２と協動して、低周波音響エネルギの放射を増強する。
変換器３３６ＬＲ−１、３３６ＬＲ−２、３３６ＲＲ−１、３３６ＲＲ−２は全て、合成左後および右後低周波信号(LR+RR)lfを受け取る。加えて、変換器３３６ｌＲ−１は、高周波左信号LRhfを受け取り、変換器３３６ＲＲ−１は高周波信号Rhfを受け取り、変換器３３６ＲＲ−２は、極性反転し時間遅延した信号RRhfを受け取る。変換器３３６ＬＲ−１、３３６ＬＲ−２は、指向性アレイとして動作し、聴取者３２２に向けて、隣接する聴取空間内にいる聴取者に向けるよりも多い音響エネルギを放射するようにLRhf信号に対応する音波を放射する。同様に、変換器３３６ＲＲ−１、３３６ＲＲ−２は、指向性アレイとして動作し、聴取者３３２に向けて、隣接する聴取空間内にいる聴取者に向けるよりも多い音響エネルギを放射するようにRRhf信号に対応する音波を放射する。ポート付エンクロージャ３４０は、変換器３１６ＬＲ−１、３１６ＬＲ０２、３１６ＲＲ−１、３１６ＲＲ−２と協動し、低周波音響エネルギの放射を増強する。
左後ＬＲおよび右後ＲＲ信号は、左および右サラウンド信号に対応してもよく、あるいは、他のまたは追加の情報、例えば、図１７Ｂおよび図１８におけるようなＨＲＴＦ情報や、個別化したサウンド・トラックまたはオーディオ・メッセージのようなその他の情報を含んでもよい。
図１７Ａおよび図１７Ｂのシステムならびに図１８のシステムの別の実施態様も、図１７Ａの前方オーディオ・システム３０１Ａを図１８の後方オーディオ・システム３０２Ｂと組み合わせることによって、あるいは図１７Ａの後方オーディオ・システム３０２Ａを図１８の前方オーディオ・システム３０１Ｂと組み合わせることによって実現することができる。図１３Ａ〜図１３Ｃのレベル対応ダイナミック・イコライザや圧縮器、または図１６の可変指向性構成部品のような他の実施形態のその他の機構も、図１７Ａ、図１７Ｂ、および図１８の実施態様に用いることができる。
図１９は、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１８のシステムの別の実施態様を示す。図１９の実施態様では、後方オーディオ・システム３０２Ｃ、図１７Ｂの低周波増強デバイス、または図１８の３４０を削除している。変換器３３６ＬＲ−１、３３６ＬＲ−２、３３６ＲＲ−１、３３６ＲＲ−２は、好ましくは、聴取者３２２の頭部近くにある、小さなエンクロージャ内に配置するとよい。ＬＲ信号は、ＬＳ信号の高周波部分を含み、必要であれば、米国特許出願第１０／３０９，３９５号に記載されているようなＨＴＲＦ処理を行う。ＲＲ信号は、ＲＳ信号の高周波部分を含み、必要であれば、ＨＲＴＦ処理を行う。信号ＬＳ、ＲＳの低周波部分は、加算器３１４Ｌ−１、３１４Ｌ−２、３１４Ｒ−２、３１４Ｒ−２に導出し、全ての低周波音響エネルギが前方オーディオ・システム３０１Ｂの変換器によって放射されるようにすることもできる。
図１９の代替構成では、前方オーディオ・システムは、図１７Ａの前方オーディオ・システム３０１Ａまたは図１８の３０１Ｂと同様としてもよい。図１９の別の代替構成では、導波路３１８のような前方低周波増強デバイスを削除し、全ての低周波信号を、図１７Ｂの３０２Ａ、図１８の３０２Ｂ、または３０２Ｃのような、後方オーディオ・システムによって放射してもよい。
図１７Ａ、図１７Ｂおよび図１８による実施形態は、大多数の異なるオーディオ・プログラム素材を再生する音源（ギャンブル・マシン、ビデオ・ゲーム、またはその他のマルチメディア・エンターテインメント機器等）が共通の聴取領域において比較的接近している状況には特に適している。図１７Ａ、図１７Ｂまたは図１８による実施形態によって、別個の低周波ラウドスピーカを必要とせずに、正確に音像を位置付け十分な低周波の放射を行いつつ、全てのサラウンド・サウンド・チャネルを放射することが可能となる。
当業者であれば、本発明の概念から逸脱することなく、ここに開示した具体的な装置および技法の数多くの使用や、その発展が可能であることは明白である。したがって、本発明は、ここに開示したそれぞれの新規な特徴および新規な特徴の併用を包含し、特許請求の範囲の主旨およびその範囲によってのみ限定されるものである。
図１Ａは、本発明を具体化したオーディオ信号処理システムのブロック図である。 図１Ｂは、図１Ａのオーディオ信号処理システムの代替実施態様のブロック図である。 図２は、図１Ａのオーディオ信号処理システム別の代替実施態様のブロック図である。 図３Ａは、図２のオーディオ信号処理システムの実施態様の概略図である。 図３Ｂは、図２のオーディオ信号処理システムの別の実施態様の概略図である。 図３Ｃは、指向性アレイに用いるための電気音響変換器の配置の概略図である。 図４は、ネットワーク状とした複数のオーディオ信号処理システムの概略図である。 図５は、図３Ａのオーディオ信号処理システムの代替実施態様の概略図である。 図６は、本発明を具体化した別のオーディオ信号処理システムのブロック図である。 図７は、図６の実施形態の一実施態様の概略図である。 図８Ａは、本発明を具体化した別のオーディオ信号処理システムのブロック図である。 図８Ｂは、中央チャネルを処理するための代替回路のブロック図である。 図８Ｃは、図８Ａの実施形態の代替実施態様のブロック図である。 図９は、図８Ａおよび図８Ｃのオーディオ信号処理システムの一実施態様の概略図である。 図１０Ａは、図１０Ｂと共に、本発明を具体化する別のオーディオ信号処理システムを示すブロック図である。 図１０Ｂは、図１０Ａと共に、本発明を具体化する別のオーディオ信号処理システムを示すブロック図である。 図１１は、図１０Ａおよび図１０Ｂのオーディオ信号処理システムの一実施態様の概略図である。 図１２は、これまでの図の構成要素の一部の代替構成を含み、本発明の付加的な特徴のいくつかを示すオーディオ処理システムのブロック図である。 図１３Ａは、図１２の構成要素の一部を更に詳細に示すブロック図である。 図１３Ｂは、図１２の構成要素の一部を更に詳細に示すブロック図である。 図１３Ｃは、図１２の構成要素の一部を更に詳細に示すブロック図である。 図１４は、図１２の構成要素の別の部分を更に詳細に示すブロック図である。 図１５Ａは、図１２の構成要素の別の部分のブロック図である。 図１５Ｂは、図１２の構成要素の別の部分のブロック図である。 図１５Ｃは、図１５Ａおよび図１５Ｂの回路の動作を示す周波数応答曲線を示す。 図１６は、図１２の構成要素の別の部分のブロック図である。 図１７Ａは、本発明を具体化した別のオーディオ信号処理システムの図である。 図１７Ｂは、本発明を具体化した別のオーディオ信号処理システムの図である。 図１８は、図１７Ａおよび図１７Ｂのオーディオ信号処理システムの別の実施態様の図である。 図１９は、図１８のオーディオ信号処理システムの代替実施態様である。

Claims (11)

  1. オーディオ信号の処理方法であって、
    第１チャネル・オーディオ信号を受け取るステップと、
    前記第１チャネル・オーディオ信号を、第１チャネル第１スペクトル部分と第１チャネル第２スペクトル部分とに分離するステップと、
    １でも０でもない第１伝達関数によって表される第１プロセスによる、前記第１チャネル第１スペクトル部分の第１処理によって、第１チャネル第１処理信号を発生するステップと、
    前記第１伝達関数とは異なる第２伝達関数によって表される第２プロセスによる、前記第１チャネル第１スペクトル部分の第２処理によって、第１チャネル第２処理信号を発生するステップと、
    前記第１チャネル第１処理信号と前記第１チャネル第２スペクトル部分とを合成して、第１チャネル第１合成信号を発生するステップと、
    第１電気音響変換器によって、前記第１チャネル第１合成信号を変換するステップと、
    前記第１チャネル第２処理信号と、前記第１チャネル第２スペクトル部分とを合成し、第１チャネル第２合成信号を発生するステップと、
    第２電気音響変換器によって、前記第１チャネル第２合成信号を変換するステップと、
    を含み、
    前記第１および第２プロセスの少なくとも１つは、極性反転、減衰、増幅、遅延、および等化から成るプロセス群の少なくとも１つを含み、
    遅延プロセスによって、前記第１チャネルの第２スペクトル部分は、電気音響変換器毎に低周波増強構造への電気音響変換器の取付位置に応じた時間遅延を適用され、
    前記第１スペクトル部分は、前記第１チャネルの高周波部分であり、
    前記第２スペクトル部分は、前記第１チャネルの低周波部分である方法。
  2. 請求項１記載のオーディオ信号処理方法において、前記第１プロセスは、前記第１チャネル第１スペクトル部分を遅延させて、前記第１チャネル第１処理信号を、前記第１チャネル第２処理信号に対して、時間的に遅延させることを含み、前記第１プロセスは、前記第１チャネル第１スペクトル部分の極性を反転し、前記第１チャネル第１処理信号の極性が、前記第１チャネル第２処理信号に対して反転されるようにすることを含む、オーディオ信号処理方法。
  3. 請求項２記載のオーディオ信号処理方法において、前記第１伝達関数および前記第２伝達関数は、頭部伝達関数から成る、オーディオ信号処理方法。
  4. 請求項１記載のオーディオ信号処理方法であって、更に、
    第２チャネル・オーディオ信号を受け取るステップと、
    前記第２チャネル・オーディオ信号を、第２チャネル第１スペクトル部分と第２チャネル第２スペクトル部分とに分離するステップと、
    １でも０でもない第３伝達関数によって表される第１処理に応じて前記第２チャネル第１スペクトル部分を処理して、第２チャネル第１処理信号を発生するステップと、
    前記第３伝達関数とは異なる第４伝達関数によって表される第２処理に応じて前記第２チャネル第１スペクトル部分を処理して、第２チャネル第２処理信号を発生するステップと、
    前記第２チャネル第１処理信号と前記第２チャネル第２スペクトル部分とを合成して、第２チャネル第１合成信号を発生するステップと、
    第３電気音響変換器によって、前記第２チャネル第１合成信号を変換するステップと、
    前記第２チャネル第２処理信号と前記第２チャネル第２スペクトル部分とを合成して、第２チャネル第２合成信号を発生するステップと、
    第４電気音響変換器によって、前記第２チャネル第２合成信号を変換するステップと、
    を含むオーディオ信号処理方法。
  5. 請求項４記載のオーディオ信号処理方法において、前記第３伝達関数によって表される第１処理は、前記第２チャネル第１スペクトル部分を遅延させて、前記第２チャネル第１処理信号を、前記第２チャネル第２処理信号に対して時間的に遅延させることを含み、前記第３伝達関数によって表される第１処理は、前記第２チャネル第１スペクトル部分の極性を反転させ、前記第２チャネル第１処理信号の極性が、前記第２チャネル第２処理信号に対して反転させるようにすることを含む、オーディオ信号処理方法。
  6. 請求項５記載のオーディオ信号処理方法において、前記第３伝達関数および前記第４伝達関数は、頭部伝達関数から成る、オーディオ信号処理方法。
  7. マルチチャネル・オーディオ信号の処理方法であって、
    第１チャネル・オーディオ信号を、第１チャネル第１スペクトル部分と第１チャネル第２スペクトル部分とに分離するステップと、
    第２チャネル・オーディオ信号を、第２チャネル第１スペクトル部分と第２チャネル第２スペクトル部分とに分離するステップと、
    １でも０でもない第１伝達関数によって表される第１プロセスに応じて前記第１チャネル第１スペクトル部分を処理し、第１処理信号を発生するステップと、
    前記第１伝達関数とは異なる第２伝達関数によって表される第２プロセスに応じて前記第１チャネル第１スペクトル部分を処理して、第２処理信号を発生するステップと、
    １でも０でもない第３伝達関数によって表される第３プロセスに応じて前記第２チャネル第１スペクトル部分を処理して、第３処理信号を発生するステップと、
    前記第３伝達関数とは異なる第４伝達関数によって表される第４プロセスに応じて前記第２チャネル第１スペクトル部分を処理して、第４処理信号を発生するステップと、
    前記第１チャネル第２スペクトル部分と前記第２チャネル第２スペクトル部分とを合成して、第１合成第２スペクトル部分を発生するステップと、
    第１電気音響変換器によって、前記第１合成第２スペクトル部分と、前記第１処理信号、前記第２処理信号、前記第３処理信号、および前記第４処理信号の１つとを変換するステップと、
    を含み、
    前記第１チャネル第１スペクトル部分の前記プロセスの１つは、極性反転、減衰、増幅、遅延、および等化から成るプロセス群の少なくとも１つを含み、
    遅延プロセスによって、各チャネルの第２スペクトル部分は、電気音響変換器毎に低周波増強構造への電気音響変換器の取付位置に応じた時間遅延を適用され、
    前記第１スペクトル部分は、各チャネルの高周波部分であり、
    前記第２スペクトル部分は、各チャネルの低周波部分であるマルチチャネル・オーディオ信号の処理方法。
  8. 請求項７記載のマルチチャネル・オーディオ信号の処理方法であって、更に、第２電気音響変換器によって、前記第１合成第２スペクトル部分と、前記第１処理信号、前記第２処理信号、前記第３処理信号、および前記第４処理信号の１つとを変換するステップを含む、マルチチャネル・オーディオ信号の処理方法。
  9. 請求項８記載のマルチチャネル・オーディオ信号の処理方法において、前記第１および第２チャネル・オーディオ信号は、左チャネルおよび右チャネルであり、前記第１および第２電気音響変換器を聴取者の前方に配置し、前記方法は、更に、
    第３チャネル・オーディオ信号を第３チャネル第１スペクトル部分と第３チャネル第２スペクトル部分とに分離するステップと、
    第４チャネル・オーディオ信号を第４チャネル第１スペクトル部分と第４チャネル第２スペクトル部分とに分離するステップと、
    １でも０でもない第５伝達関数によって表される第５プロセスに応じて前記第３チャネル第１スペクトル部分を処理して、第５処理信号を発生するステップと、
    前記第５伝達関数とは異なる伝達関数によって表される第６プロセスに応じて前記第３チャネル第１スペクトル部分を処理して、第６処理信号を発生するステップと、
    １でも０でもない第７伝達関数によって表される第７プロセスに応じて前記第４チャネル第１スペクトル部分を処理して、第７処理信号を発生するステップと、
    前記第７伝達関数とは異なる伝達関数によって表される第８プロセスに応じて前記第４チャネル第１スペクトル部分を処理して、第８処理信号を発生するステップと、
    前記第３チャネル第２スペクトル部分と前記第４チャネル第２スペクトル部分とを合成して、第２合成第２スペクトル部分を発生するステップと、
    前記聴取者の背後に配置した第３電気音響変換器によって、前記第２合成第２スペクトル部分と、前記第５処理信号、前記第６処理信号、前記第７処理信号および前記第８処理信号の１つとを変換するステップと、
    を含むマルチチャネル・オーディオ信号の処理方法。
  10. 電気音響デバイスであって、
    第１指向性アレイであって、第１電気音響変換器と第２電気音響変換器とを備え、前記第１および第２電気音響変換器が、各々、第１放射面と第２放射面とを備えている、第１指向性アレイと、
    第２指向性アレイであって、第３電気音響変換器と第４電気音響変換器とを備え、前記第３および第４電気音響変換器が、各々、第１放射面と第２放射面とを備えている、第２指向性アレイと、
    内部および外面を有する低周波増強構造と、
    を備え、
    前記第１電気音響変換器の第１放射面および前記第２電気音響変換器の第１放射面が周囲環境に面し、前記第１電気音響変換器の第２放射面および前記第２電気音響変換器の第２放射面が、前記低周波増強構造の内部に面するように、前記電気音響デバイスを構成配置し、
    前記第３電気音響変換器の第１放射面および前記第４電気音響変換器の第１放射面が前記周囲環境に面し、前記第３電気音響変換器の第２放射面および前記第４電気音響変換器の第２放射面が、前記低周波増強構造の内部に面するように、前記電気音響デバイスを構成配置し、
    遅延プロセスによって、前記電気音響変換器のそれぞれにおいて、前記低周波増強構造への電気音響変換器の取付位置に応じた時間遅延が各チャネルの低周波部分に適用される電気音響デバイス。
  11. 請求項１０記載の電気音響デバイスにおいて、前記低周波増強構造が、音響導波路およびポート付エンクロージャの一方から成る、電気音響デバイス。
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