JP5406956B2 - オーディオ入力信号の反響コンテンツを抽出および変更するためのシステム - Google Patents
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Description
本発明は、入力信号の反響成分および非反響成分の分解および変更に関し、より詳細には、入力信号の成分の知覚可能性を低減および増大させることに関する。本発明は特に、オーディオ信号における反響を低減または増大させる用途を有している。
ほぼ全てのオーディオ信号は、オリジナルのドライ信号(dry signal)と反響との組み合わせから構成されている。反響は、反響システムを通るドライ信号に起因する。例えば、コンサートホールで上演している歌手を考える。この例において、歌手の声はドライ信号であり、コンサートホールは反響システムである。コンサートホールのいくつかの位置にマイクロフォンを配置し、結果として生じるサウンドを録音すると、コンサートホールの反響特性が重ね合わされたドライ音声信号が得られるであろう。すなわちマイクロフォンは、歌手に起因する直接的なサウンド成分とコンサートホールを通るサウンドに起因する反響成分との混合物をキャプチャする。
によって完全に記述される。インパルス応答はまた、そのフーリエ変換(またはその他のなんらかの変換)を計算することによって、周波数領域において見ることができる。フー
リエ表現は、大きさの応答と位相の応答との両方を提供する。本発明は、反響システムを表すインパルス応答をブロックに分割することに依存しており、各ブロックは、インパルス応答の一部を表している。本発明はさらに、ブロックの各々の周波数領域の表現の大きさの応答の推定によって、インパルス応答を推定することに依存する。人間の聴覚システムは、短い持続時間にわたる位相に対しては比較的鈍感なので、大きさの応答をベースとする表現は、正しいインパルス応答の知覚上適切な推定を形成する。
的に減衰するシステムとして、適切にモデル化され得る。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
反響システムに対するインパルス応答を推定する方法であって、
反響システムからの信号をブロックのシーケンスにサンプリングするステップであって、該信号は、インパルス応答を有する、ステップと、
該シーケンスの各ブロックに対し、先のブロックの大きさに応じて、大きさを決定するステップと、
決定された大きさを用いて、有限インパルス応答フィルタに対するパラメータとして、該インパルス応答の推定を作成するステップと
を包含する、方法。
(項目2)
前記サンプリングするステップは、時間領域をベースとしている、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記サンプリングするステップは、周波数領域をベースとしている、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記サンプリングするステップは、等しいブロックを提供する、項目1に記載の方法。
(項目5)
前記ブロックは、重なり合っている、項目4に記載の方法。
(項目6)
前記サンプリングするステップは、窓を用いる、項目1に記載の方法。
(項目7)
前記決定するステップは、先の大きさの平方に対する現在の大きさの平方の比を求めるステップを含む、項目1に記載の方法。
(項目8)
前記決定するステップは、先の大きさのq乗に対する現在の大きさのq乗の比を求めるステップを含み、qは正の数である、項目1に記載の方法。
(項目9)
前記サンプリングするステップは、フィルタバンクを用いる、項目1に記載の方法。
(項目10)
前記推定を作成するステップは、平滑化するステップを含む、項目1に記載の方法。
(項目11)
反響システムからの信号を分解する方法であって、
反響システムからの信号をブロックのシーケンスにサンプリングするステップであって、該信号は、インパルス応答を有する、ステップと、
該シーケンスの各ブロックに対し、先のブロックの大きさに応じて、大きさを決定するステップと、
決定された大きさを用いて、有限インパルス応答フィルタに対するパラメータとして、該インパルス応答の推定を作成するステップと、
該推定されたインパルス応答の逆を該信号に適用し、直接的な信号成分と反響信号成分とのうちの少なくとも1つを導出するステップと
を包含する、方法。
(項目12)
前記サンプリングするステップは、時間領域をベースとしている、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記サンプリングするステップは、周波数領域をベースとしている、項目11に記載の方法。
(項目14)
前記サンプリングするステップは、等しいブロックを提供する、項目11に記載の方法。
(項目15)
前記ブロックは、重なり合っている、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記サンプリングするステップは、窓を用いる、項目11に記載の方法。
(項目17)
前記決定するステップは、先の大きさの平方に対する現在の大きさの平方の比を求めるステップを含む、項目11に記載の方法。
(項目18)
前記決定するステップは、先の大きさのq乗に対する現在の大きさのq乗の比を求めるステップを含み、qは正の数である、項目11に記載の方法。
(項目19)
前記サンプリングするステップは、フィルタバンクを用いる、項目11に記載の方法。
(項目20)
前記推定を作成するステップは、平滑化するステップを含む、項目11に記載の方法。
(項目21)
直接的な信号成分と反響信号成分とのうちの少なくとも1つを改変するステップをさらに含む、項目11に記載の方法。
(項目22)
前記改変された直接的な信号成分および前記反響信号成分と、該改変された直接的な信号成分および前記改変された反響信号成分と、該直接的な信号成分および該改変された反響信号成分とのうちの少なくとも1つを再び組み合わせるステップをさらに含む、項目21に記載の方法。
(項目23)
前記有限応答フィルタを第2の信号に適用し、人工的な反響信号を生成するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目24)
反響システムからの信号を分解する方法であって、
反響システムからの信号をブロックのシーケンスにサンプリングするステップであって、該信号は、インパルス応答を有する、ステップと、
該シーケンスの各ブロックに対し、先のブロックの大きさに応じて、大きさを決定するステップと、
決定された大きさを用いて、有限インパルス応答フィルタに対するパラメータとして、該インパルス応答の推定を作成するステップと、
該推定されたインパルス応答の逆を該信号に適用し、直接的な信号成分を導出するステップと、
該有限インパルス応答フィルタと該直接的な信号成分とのうちの少なくとも1つを改変するステップと、
改変された反響信号をそこから再構成するステップと
を包含する、方法。
(項目25)
前記サンプリングするステップは、時間領域をベースとしている、項目24に記載の方法。
(項目26)
前記サンプリングするステップは、周波数領域をベースとしている、項目24に記載の方法。
(項目27)
前記サンプリングするステップは、等しいブロックを提供する、項目24に記載の方法。
(項目28)
前記ブロックは、重なり合っている、項目27に記載の方法。
(項目29)
前記サンプリングするステップは、窓を用いる、項目24に記載の方法。
(項目30)
前記決定するステップは、先の大きさの平方に対する現在の大きさの平方の比を求めるステップを含む、項目24に記載の方法。
(項目31)
前記決定するステップは、先の大きさのq乗に対する現在の大きさのq乗の比を求めるステップを含み、qは正の数である、項目24に記載の方法。
(項目32)
前記サンプリングするステップは、フィルタバンクを用いる、項目24に記載の方法。
(項目33)
前記推定を作成するステップは、平滑化するステップを含む。項目24に記載の方法。
(項目34)
反響システムからの、少ないチャネルを有する信号を用いてマルチチャネル信号を形成する方法であって、
反響システムからの該信号をブロックのシーケンスにサンプリングするステップであって、該信号は、インパルス応答を有する、ステップと、
該シーケンスの各ブロックに対し、先のブロックの大きさに応じて、大きさを決定するステップと、
決定された大きさを用いて、有限インパルス応答フィルタに対するパラメータとして、該インパルス応答の推定を作成するステップと、
該推定されたインパルス応答の逆を該信号に適用し、直接的な信号成分と反響信号成分とのうちの少なくとも1つを導出するステップと、
該直接的な信号成分と該反響信号成分とを再び組み合わせ、マルチチャネル信号を形成するステップと
を包含する、方法。
(項目35)
少ないチャネルを有する前記信号は、モノラル信号であり、前記マルチチャネル信号は、ステレオ信号である、項目34に記載の方法。
(項目36)
少ないチャネルを有する前記信号は、ステレオ信号であり、前記マルチチャネル信号は、サラウンドサウンド信号である、項目34に記載の方法。
以下では、入力信号をそのオリジナルのドライ信号成分と反響成分とに分解するための好適な実施形態を記載する。反響成分はさらに、多数のサブ成分に分解される。この好適な実施形態は、数多くの用途(スピーチ信号または音楽信号を変更し、所望の反響特性を入手すること、スピーチ信号の明瞭度を向上させること、ならびにモノラル、ステレオ、またはマルチチャネルの入力信号から、追加的なオーディオチャネルを形成することを含む)に用いられ得る。
1.インパルス応答の周波数領域の表現のブロックをベースとした推定を用いて、反響信号を分解することによって、その信号を直接的なサウンド成分および/または1つ以上の反響成分に分解する方法。
基礎となる反響システムの全体のインパルス応答を、インパルス応答の一部を表す一連のブロックに分解することと、
現在のフレームにおける信号の周波数領域の表現と、先のフレームの表現とを比較することによって、各ブロックに対して、インパルス応答の周波数領域の表現の推定を抽出することと
によって行われる、方法。
Claims (26)
- オーディオ信号の反響成分を識別および抽出する装置であって、
前記装置は、
オーディオ信号を受信および処理するように構成された信号プロセッサと、
音響空間の推定されたインパルス応答の表現を前記オーディオ信号から生成するように前記信号プロセッサを用いて実行可能なインパルス応答推定器と、
前記推定されたインパルス応答の表現を用いて、前記オーディオ信号を、推定されたオリジナルのドライ信号成分と推定された反響信号成分とに分解するように前記信号プロセッサを用いて実行可能な分解プロセッサと、
前記オーディオ信号の推定されたオリジナルのドライ信号成分および推定された反響信号成分を独立的に改変するように前記信号プロセッサを用いて実行可能な改変器と、
前記オーディオ信号の改変された推定されたオリジナルのドライ信号成分および改変された推定された反響信号成分を組み合わせて、1つ以上の調整された周波数スペクトルを生成するように前記信号プロセッサを用いて実行可能な再構成プロセッサと
を備える、装置。 - 前記分解プロセッサは、前記オーディオ信号に異なるゲインベクトルを適用することにより、前記オーディオ信号の推定されたオリジナルのドライ信号成分および推定された反響信号成分を導出するように前記信号プロセッサを用いて実行可能である、請求項1に記載の装置。
- 前記推定されたインパルス応答の表現は、前記推定されたインパルス応答の大きさを含む、請求項1または2に記載の装置。
- 前記インパルス応答推定器は、第1の複数のブロックを含む前記推定されたインパルス応答を生成するように前記信号プロセッサを用いて実行可能であり、各ブロックは、前記推定されたインパルス応答の成分を含み、
前記音響空間の実際のインパルス応答は、時間軸で時間領域の第2の複数のブロックに分割され、前記推定されたインパルス応答の第1の複数のブロックは、それぞれ、前記第2の複数のブロックの周波数領域の推定である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置。 - 前記推定されたインパルス応答の各ブロックは、前記オーディオ信号に含まれるドライ音源の変化率と、前記オーディオ信号に含まれる反響成分の減衰の速度とに基づいて推定される、請求項4に記載の装置。
- 前記インパルス応答推定器は、前記推定されたインパルス応答のブロックのそれぞれの周波数成分を独立的に調整して、前記推定されたインパルス応答の改変されたバージョンを生成するようにさらに実行可能である、請求項4に記載の装置。
- 前記ゲインベクトルは、知覚モデルおよびソースモデルを含むモデルを用いて前記信号プロセッサにより平滑化され、前記知覚モデルは、前記推定された反響信号成分からの前記オーディオ信号の聴こえない部分の除外により前記音響空間のマスキング特性を表し、前記ソースモデルは、前記オーディオ信号に表わされた音源の物理的特性を表す、請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置。
- 前記オーディオ信号は、音響空間の反響特性が重ね合わされたオリジナルのドライオーディオ信号を含み、前記反響特性は、前記オリジナルのドライオーディオ信号から生成される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記オーディオ信号はモノラルオーディオ信号である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記オーディオ信号はマルチチャネルオーディオ信号である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置。
- オーディオ信号の反響成分を識別および抽出する装置であって、
前記装置は、
音響空間の反響特性が重ね合わされたドライオーディオ信号を表わすオーディオ信号を受信および処理するように構成された信号プロセッサと、
前記ドライオーディオ信号の音響特性のモデルおよび前記オーディオ信号から推定された前記音響空間の推定されたインパルス応答に基づいて、前記オーディオ信号を、推定されたオリジナルのドライ信号成分と推定された反響信号成分とに分解するように前記信号プロセッサを用いて実行可能な分解プロセッサと、
前記推定されたオリジナルのドライ信号成分および前記推定された反響信号成分から1つ以上の周波数スペクトルを生成するように前記信号プロセッサを用いて実行可能な再構成プロセッサと
を備える、装置。 - 前記分解プロセッサは、前記推定された反響信号成分の推定された位相に基づいて前記推定されたオリジナルのドライ信号成分の位相を推定するようにさらに実行可能である、請求項11に記載の装置。
- 前記分解プロセッサは、前記推定された反響信号成分を前記推定された反響信号成分の複数のサブ成分に分解するようにさらに実行可能である、請求項11または12に記載の装置。
- 前記音響空間の推定されたインパルス応答は、第1の複数のブロックを含み、各ブロックは、前記推定されたインパルス応答の成分を含み、
前記音響空間の実際のインパルス応答は、時間軸で時間領域の第2の複数のブロックに分割され、前記推定されたインパルス応答の第1の複数のブロックは、それぞれ、前記第2の複数のブロックの周波数領域の推定である、請求項11〜13のいずれか一項に記載の装置。 - それぞれのブロックの前記推定されたインパルス応答の大きさおよび前記オーディオ信号に基づいて前記音響空間の推定されたインパルス応答を生成するように前記信号プロセッサにより実行可能なインパルス応答推定器をさらに備える、請求項14に記載の装置。
- 前記オーディオ信号の推定されたオリジナルのドライ信号成分および推定された反響信号成分のうちの少なくとも1つの信号成分を独立的に改変するように前記信号プロセッサを用いて実行可能な改変器をさらに備える、請求項11〜15のいずれか一項に記載の装置。
- 前記改変器は、前記推定されたオリジナルのドライ信号成分のレベルの調整、周波数フィルタリング、およびダイナミックレンジの処理のうちの少なくとも1つを実行するように実行可能であり、前記推定された反響信号成分の周波数成分の改変を独立的に実行するようにさらに実行可能である、請求項16に記載の装置。
- 前記再構成プロセッサは、前記オーディオ信号の推定されたオリジナルのドライ信号成分および推定された反響信号成分のうちの少なくとも1つの信号成分に前記推定されたインパルス応答を適用して、1つ以上の反響調整された周波数スペクトルを生成するようにさらに実行可能である、請求項14〜15のいずれか一項に記載の装置。
- 前記1つ以上の周波数スペクトルおよび前記オーディオ信号に基づいて最終的な出力周波数スペクトルを生成するように前記信号プロセッサを用いて実行可能な信号改変器をさらに備える、請求項11〜18のいずれか一項に記載の装置。
- 前記オーディオ信号はマルチチャネルオーディオ信号であり、前記信号改変器は、前記1つ以上の周波数スペクトルを、出力チャネルを表わす複数の異なる出力周波数スペクトルに選択的に割り当てるようにさらに実行可能であり、前記出力チャネルの数は、前記マルチチャネルオーディオ信号に含まれるチャネルの数よりも大きい、請求項19に記載の装置。
- 前記オーディオ信号はモノラルオーディオ信号である、請求項11〜19のいずれか一項に記載の装置。
- 前記分解プロセッサは、前記オーディオ信号の人間に聴こえない部分を前記推定された反響信号成分から除外するようにさらに実行可能である、請求項11〜21のいずれか一項に記載の装置。
- オーディオ信号の反響成分を識別および抽出する方法であって、
前記方法は、
オーディオ信号プロセッサを用いてオーディオ信号を受信および処理することであって、前記オーディオ信号は、音響空間の反響特性が重ね合わされたドライオーディオ信号を表わす、ことと、
前記オーディオ信号プロセッサを用いて、前記オーディオ信号を、推定されたオリジナルのドライ信号成分と推定された反響信号成分とに分解することであって、前記オーディオ信号は、前記ドライオーディオ信号の音響特性のモデルおよび前記オーディオ信号から導出される前記音響空間の推定されたインパルス応答に基づいて分解される、ことと、
前記オーディオ信号プロセッサが、前記オーディオ信号の人間に聴こえない部分を前記推定された反響信号成分から除外することと、
前記オーディオ信号プロセッサを用いて、前記オーディオ信号の前記推定されたオリジナルのドライ信号成分および前記推定された反響信号成分を再び組み合わせることにより1つ以上の周波数スペクトルを生成することと
を含む、方法。 - 第1の複数のブロックを含む前記音響空間の前記推定されたインパルス応答を生成することをさらに含み、各ブロックは、前記推定されたインパルス応答の成分を含み、
前記音響空間の実際のインパルス応答は、時間軸で時間領域の第2の複数のブロックに分割され、前記推定されたインパルス応答の第1の複数のブロックは、それぞれ、前記第2の複数のブロックの周波数領域の推定であり、
前記推定されたオリジナルのドライ信号成分および前記推定された反響信号成分を分解することは、前記推定されたインパルス応答のそれぞれのブロックの大きさの表現に基づく、請求項23に記載の方法。 - 前記オーディオ信号はモノラルオーディオ信号である、請求項23または24に記載の方法。
- 前記オーディオ信号はマルチチャネルオーディオ信号である、請求項23または24に記載の方法。
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