JP5734328B2 - Sound field recording / reproducing apparatus, method, and program - Google Patents

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Description

この発明は、ある音場に設置されたマイクロホンで音信号を収音し、その音信号を用いてスピーカでその音場を再現する波面合成法(Wave Field Synthesis)の技術、アンビソニックス(Ambisonics)の技術に関する。   The present invention relates to a wave field synthesis technique (Ambisonics) that collects a sound signal with a microphone installed in a certain sound field and reproduces the sound field with a speaker using the sound signal. Related to technology.

波面合成法及びアンビソニックスは、複数のマイクロホンとスピーカを用いて、遠隔地の音場を仮想的に再現する技術である。そのような技術として例えば非特許文献1に記載された技術が知られている。遠隔コミュニケーションシステムなどの応用では、リアルタイムの収音・再現が必要になるため、一般的なマイクロホンアレーで収音した音圧を、一般的なスピーカアレーで出力するための音場再現信号へと一意に変換可能であることが必要となる。   The wavefront synthesis method and ambisonics are technologies that virtually reproduce a sound field in a remote place using a plurality of microphones and speakers. As such a technique, for example, a technique described in Non-Patent Document 1 is known. In applications such as remote communication systems, real-time sound collection and reproduction is required, so the sound pressure collected by a general microphone array is unique to a sound field reproduction signal for output by a general speaker array. It must be convertible to

小山,古家,日和崎,羽田,鈴木,“円筒状マイクロホン・スピーカアレーのための波面再構成フィルタ”,2012年9月,音響学会秋季研究発表会講演論文集,pp.605-608Oyama, Furuya, Hiwazaki, Haneda, Suzuki, “Wavefront reconstruction filter for cylindrical microphone / speaker array”, September 2012, Proceedings of Autumn Meeting of Acoustical Society of Japan, pp.605-608

非特許文献1に記載された技術では、円筒状に配置されたマイクロホンアレー・スピーカアレーを用いることを仮定して、変換のためのフィルタが導出されていた。そのため、このフィルタを球状に配置されたマイクロホンアレー・スピーカアレーに適用すると高精度に音場を再現することができず、聴取者の周囲全方位から音が到来するような音場を高精度に再現することができない可能性があった。   In the technique described in Non-Patent Document 1, a filter for conversion is derived on the assumption that a microphone array and a speaker array arranged in a cylindrical shape are used. Therefore, if this filter is applied to a microphone / speaker array arranged in a spherical shape, the sound field cannot be reproduced with high accuracy, and a sound field in which sound comes from all directions around the listener can be accurately reproduced. There was a possibility that it could not be reproduced.

この発明の目的は、球状に配置されたマイクロホンアレー・スピーカアレーを用いる場合に、従来よりも高精度に音場を再現することができ、聴取者の周囲全方位から音が到来するような音場を高精度に再現することができる音場収音再生装置、方法及びプログラムを提供することである。   The object of the present invention is to reproduce a sound field with higher accuracy than before when using a microphone array / speaker array arranged in a spherical shape, and sound that sounds from all directions around the listener. To provide a sound field sound collecting / reproducing apparatus, method, and program capable of reproducing a field with high accuracy.

上記の課題を解決するために、この発明の一態様による音場収音再生装置は、少なくとも3個のマイクロホンが半径Rbの球状の吸音材のバッフルに固定されることにより半径Rmの球面上に外側に向けて配置されているとし、少なくとも3個のスピーカが半径Rsの球面上に内側に向けて配置されているとし、Rm>Rb,Rs≧Rbとし、jを虚数単位とし、ωを周波数とし、cを音速とし、k=ω/cとし、n,mを球面調和スペクトルの次数とし、jn(・)をn次の球ベッセル関数とし、hn (1)(・)をn次の第一種球ハンケル関数とし、A(ω)を所定の複素数とし、wnmをn,mに基づいて定まる重みとして、マイクロホンで収音された信号に基づいて生成された球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に対して次式により定義されるフィルタF~nm(ω)を適用してフィルタ処理後信号D~nm(ω)を生成する変換フィルタ部と、 In order to solve the above problems, sound field sound collecting and reproducing apparatus according to an aspect of the invention, the spherical radius R m by at least three microphones are fixed to the baffle of the sound absorbing material of the spherical radius R b Suppose that at least three loudspeakers are arranged on the upper surface, and that at least three speakers are arranged on the inner surface of the spherical surface with radius R s , R m > R b , R s ≧ R b, and j is Imaginary unit, ω as frequency, c as sound velocity, k = ω / c, n, m as the order of spherical harmonic spectrum, j n (・) as n order spherical Bessel function, h n (1 ) Generated based on the signal picked up by the microphone, where (・) is an nth-order first-class spherical Hankel function, A (ω) is a predetermined complex number, and w nm is a weight determined based on n and m. is spherical harmonic spectrum signal P ~ nm (omega) to the filter F ~ nm (omega) by applying a filtering process after signals D ~ nm defined by the following equation ( ) And conversion filter unit for generating,

Figure 0005734328
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離散球面調和逆変換により、フィルタ処理後信号D~nm(ω)を周波数領域信号に変換する離散球面調和逆変換部と、周波数領域信号を逆フーリエ変換により時間領域信号に変換し、変換された時間領域信号をスピーカに出力する周波数逆変換部と、を備える。 The discrete spherical harmonic inverse transform unit converts the filtered signal D ~ nm (ω) into a frequency domain signal by discrete spherical harmonic inverse transform, and the frequency domain signal is transformed into a time domain signal by inverse Fourier transform. A frequency inverse transform unit that outputs a time domain signal to a speaker.

この発明の他の一態様による音場収音再生装置は、少なくとも3個のマイクロホンが半径Rbの球状の吸音材のバッフルに固定されることにより半径Rmの球面上に外側に向けて配置されているとし、少なくとも3個のスピーカが半径Rsの球面上に内側に向けて配置されているとし、Rm>Rb,Rs≧Rbとし、jを虚数単位とし、ωを周波数とし、cを音速とし、k=ω/cとし、n,mを球面調和スペクトルの次数とし、jn(・)をn次の球ベッセル関数とし、hn (1)(・)をn次の第一種球ハンケル関数とし、A(ω)を所定の複素数とし、wnmをn,mに基づいて定まる重みとして、マイクロホンで収音された信号をフーリエ変換により周波数領域信号に変換する周波数変換部と、離散球面調和変換により、周波数領域信号を球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に変換する離散球面調和変換部と、球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に対して次式により定義されるフィルタF~nm(ω)を適用してフィルタ処理後信号D~nm(ω)を生成する変換フィルタ部と、を備える。 Sound field sound collecting and reproducing apparatus according to another aspect of the invention, at least three microphones outward on a sphere of radius R m by being fixed to the baffle spherical sound absorbing material of radius R b disposed Suppose that at least three loudspeakers are arranged inward on a spherical surface of radius R s , R m > R b , R s ≧ R b , j is an imaginary unit, and ω is the frequency Where c is the speed of sound, k = ω / c, n and m are the orders of the spherical harmonic spectrum, j n (·) is the nth order spherical Bessel function, and h n (1) (·) is the nth order The frequency at which the signal collected by the microphone is converted into a frequency domain signal by Fourier transform, where A (ω) is a predetermined complex number and w nm is a weight determined based on n and m. A discrete spherical tone that transforms the frequency domain signal into a spherical harmonic spectrum signal P ~ nm (ω) by a transformer and discrete spherical harmonic transformation. Conversion filter that generates filtered signal D ~ nm (ω) by applying sum conversion unit and filter F ~ nm (ω) defined by the following equation to spherical harmonic spectrum signal P ~ nm (ω) A section.

Figure 0005734328
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球状に配置されるマイクロホンアレー・スピーカアレー用のフィルタを用いて、球状に配置されたマイクロホンアレーの収音信号を球状に配置されたスピーカアレーの駆動信号へ変換し、音場を再現することが可能であることから、聴取者の周囲全方位から音が到来するような音場を高精度に再現することが可能となる。   Using a microphone array / speaker array filter arranged in a spherical shape, the sound collection signal of the microphone array arranged in a spherical shape can be converted into a drive signal for the speaker array arranged in a spherical shape to reproduce the sound field. Therefore, it is possible to accurately reproduce a sound field in which sound comes from all directions around the listener.

音場収音再生装置の例を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the example of a sound field sound collection reproducing | regenerating apparatus. マイクロホン及びスピーカの配置の例を説明するための図。The figure for demonstrating the example of arrangement | positioning of a microphone and a speaker. マイクロホン及びスピーカの配置の例を説明するための図。The figure for demonstrating the example of arrangement | positioning of a microphone and a speaker. 音場収音再生方法の例を示す流れ図。The flowchart which shows the example of the sound field sound collection reproduction | regeneration method.

以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。以下の説明において、テキスト中で使用する記号「~」、「^」等は、本来直前の文字の真上に記載されるべきものであるが、テキスト記法の制限により、当該文字の直後に記載する。式中においてはこれらの記号は本来の位置に記述している。また、ベクトルや行列の各要素単位で行われる処理は、特に断りが無い限り、そのベクトルやその行列の全ての要素に対して適用されるものとする。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following explanation, the symbols “~”, “^”, etc. used in the text should be described immediately above the character immediately before, but are described immediately after the character due to restrictions on the text notation. To do. In the formula, these symbols are written in their original positions. Further, the processing performed for each element of a vector or matrix is applied to all elements of the vector or matrix unless otherwise specified.

<マイクロホンアレー及びスピーカアレーの配置>
音場収音再生装置及び方法は、図1に示すように、第一の空間の半径Rmの球面上に配置されているNch,θ×Nch,φ個のマイクロホンで構成されるマイクロホンアレーと、第一の空間と異なる第二の空間の半径Rsの球面上に配置されているNch,θ×Nch,φのスピーカで構成されるスピーカアレーとを用いて、第一の空間の音源Soで発生した音によって形成された第一の空間の音場を第二の空間で再現する。図1では、第二の空間で再現された音源Soを音源So’と表現している。第一の空間及び第二の空間は、互い異なる空間である。Nch,θ,Nch,φは、2以上の整数である。
<Arrangement of microphone array and speaker array>
As shown in FIG. 1, a sound field sound collecting / reproducing apparatus and method includes a microphone composed of N ch, θ × N ch, φ microphones arranged on a spherical surface having a radius R m of a first space. Using a speaker array composed of N ch, θ × N ch, φ speakers arranged on a spherical surface with a radius R s of a second space different from the first space, The sound field of the first space formed by the sound generated by the sound source So in the space is reproduced in the second space. In FIG. 1, the sound source So reproduced in the second space is expressed as a sound source So ′. The first space and the second space are different from each other. N ch, θ , N ch, φ are integers of 2 or more.

マイクロホン及びスピーカのそれぞれは、少なくとも3個あればよい。第一の空間に配置されたマイクロホンの数と第二の空間に配置されたスピーカの数は異なっていてもよい。マイクロホンの数が、第二の空間に配置されたスピーカの数よりも多い場合には、再生信号を間引けばよい。一方、マイクロホンの数が、第二の空間に配置されたスピーカの数よりも少ない場合には、再生信号をチャネル間で平均を取るなどして補間を行えばよい。補間を行う方法は、例えば、線形補間やsinc補間などを適用することができる。   Each of the microphones and speakers may be at least three. The number of microphones arranged in the first space and the number of speakers arranged in the second space may be different. If the number of microphones is larger than the number of speakers arranged in the second space, the reproduction signal may be thinned out. On the other hand, when the number of microphones is smaller than the number of speakers arranged in the second space, the reproduction signal may be interpolated by taking an average between channels. As a method for performing the interpolation, for example, linear interpolation, sinc interpolation, or the like can be applied.

例えば図3に示すように、マイクロホンは、半径Rbの球状の吸音材のバッフルSBに固定されることにより半径Rmの球面SMの上に外側に向けて配置される。この場合、マイクロホンは半径Rbの球状のバッフルSBの中心からRm離れた位置に配置されることになる。言い替えると、Rm>Rbとして、マイクロホンは球状のバッフルSBの周面の表面から(Rm-Rb)離れた位置に配置される。例えば、バッフルSBの周面から垂直に突き出す細い棒状の部材により支持することで、マイクロホンは配置される。 For example, as shown in FIG. 3, a microphone is disposed outwardly on the spherical surface SM of radius R m by being fixed to the baffle SB spherical sound absorbing material of radius R b. In this case, the microphone will be located away R m from the center of the baffle SB spherical radius R b. In other words, with R m > R b , the microphone is placed at a position (R m −R b ) away from the surface of the circumferential surface of the spherical baffle SB. For example, the microphone is arranged by being supported by a thin rod-like member protruding vertically from the peripheral surface of the baffle SB.

吸音材とは、音波を吸収する性能をもつ材料であり、理想的には吸音率が∞である材料である。主に室内の音の響き具合の調整や騒音の吸収を目的として建築物などに使用される。具体的には、グラスウールやフェルトなどの多孔質系吸音材や薄い板を用いて振動を吸収する振動板系吸音材などが挙げられる。この発明では吸音材の種類は限定されず、どのような素材の吸音材を用いてもよい。   The sound absorbing material is a material having a performance of absorbing sound waves, and ideally a material having a sound absorption coefficient of ∞. Mainly used for buildings, etc. for the purpose of adjusting the sound of the room and absorbing noise. Specific examples include porous sound absorbing materials such as glass wool and felt, and vibration plate sound absorbing materials that absorb vibration using a thin plate. In the present invention, the type of the sound absorbing material is not limited, and any type of sound absorbing material may be used.

マイクロホンは、どのような間隔で配置されてもよい。すなわち、θを天頂角、φを方位角として、天頂角方向に隣接するマイクロホンの間隔であるθc、及び、方位角方向に隣接するマイクロホンの間隔であるφcは、任意の値を取ることができる。ただし、マイクロホンを等間隔に配置する、すなわちθccのそれぞれを同じ値とすることで、高精度に音場を再現することができる。このように、θccを等角度とすることにより、いわゆる等角度サンプリングが可能となる。 The microphones may be arranged at any interval. That is, θ c as the zenith angle and φ as the azimuth angle, θ c , which is the interval between the microphones adjacent in the zenith angle direction, and φ c , which is the interval between the microphones adjacent in the azimuth angle direction, take arbitrary values. Can do. However, by arranging the microphones at equal intervals, that is, by setting each of θ c and φ c to the same value, the sound field can be reproduced with high accuracy. In this way, so-called equiangular sampling is possible by making θ c and φ c equal angles.

また、いわゆるGaussianサンプリングを行うために、マイクロホンを、方位角方向φは等角度であり、天頂角方向θはPn m(cosθ)=0となる点に配置をしてもよい。さらに、いわゆる一様サンプリングを行うために、マイクロホンを正多角形の頂点など、球面上でできるだけ等密度となるように配置してもよい。 Further, in order to perform the so-called Gaussian sampling, a microphone, the azimuthal direction φ is equal angle, zenith angle direction θ may be an arrangement in that the P n m (cosθ) = 0 . Furthermore, in order to perform so-called uniform sampling, the microphones may be arranged so as to be as uniform as possible on the spherical surface, such as the apex of a regular polygon.

ここで、Pm n(・)は、ルジャンドル陪関数であり、以下のように定義される。なお、Pn(・)はルジャンドル多項式を表す。 Here, P m n (·) is a Legendre power function and is defined as follows. P n (·) represents a Legendre polynomial.

Figure 0005734328
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スピーカもマイクロホンと同様に配置されるが、スピーカは、音響的に透明な状態で第二の空間の空中に配置されてもよいし、音響的に透明でない状態で第二の空間に配置されてもよい。音響的に透明な状態とは、スピーカが配置されていない第二の空間の伝達特性と同じ伝達特性を保った状態ということである。   The speaker is also arranged in the same manner as the microphone, but the speaker may be arranged in the second space in an acoustically transparent state, or arranged in the second space in a state that is not acoustically transparent. Also good. The acoustically transparent state is a state in which the same transmission characteristic as that of the second space where no speaker is arranged is maintained.

例えば、スピーカは、糸で吊るされるか、細い棒で固定されることにより、第二の空間の空中に音響的に透明な状態で配置される。また、スピーカは、マイクロホンと同様に、例えば図3に示すように、半径Rbの球状の吸音材又は剛体のバッフルSBに固定されることにより半径Rsの球面の上に配置されることにより、音響的に透明でない状態で第二の空間に配置される。 For example, the speaker is arranged in an acoustically transparent state in the air of the second space by being hung with a thread or fixed with a thin rod. The speaker is, like the microphone, for example, as shown in FIG. 3, by being arranged on the spherical surface of radius R s by being fixed to the baffle SB spherical sound absorbing material or a rigid radius R b The second space is not acoustically transparent.

また、マイクロホンは半径Rmの球面上に外側に向けて配置されるのに対して、スピーカは半径Rsの球面上に内側に向けて配置される。 Further, the microphone for being located outwardly on a sphere of radius R m, the speaker is disposed inwardly on a sphere of radius R s.

スピーカは、マイクロホンと同様に、ほぼ等間隔に配置されていれば、厳密に等間隔に配置されている必要はない。すなわち、天頂角方向に隣接するスピーカとの間隔であるθc、及び、方位角方向に隣接するφcは、厳密に同じ値である必要はなく、ほぼ同じ値であればよい。等角度サンプリングを行う場合には、マイクロホンと同様にスピーカもほぼ等間隔に配置する、すなわちθccのそれぞれを同じ値とすることで、高精度に音場を再現することができる。 As with the microphone, the speakers do not need to be arranged at exactly equal intervals as long as they are arranged at approximately equal intervals. That is, θ c , which is the distance between speakers adjacent in the zenith angle direction, and φ c adjacent in the azimuth angle direction do not have to be exactly the same value, and may be approximately the same value. When equiangular sampling is performed, the sound field can be reproduced with high accuracy by arranging the speakers at substantially equal intervals in the same manner as the microphone, that is, by setting each of θ c and φ c to the same value.

また、いわゆるGaussianサンプリングを行うために、Pn m(・)をルジャンドル陪関数として、マイクロホンを、方位角方向φは等角度であり、天頂角方向θはPn m(cosθ)=0となる点に配置した場合には、スピーカも同様に、方位角方向φは等角度であり、天頂角方向θはPn m(cosθ)=0となる点に配置する。 In addition, in order to perform so-called Gaussian sampling, the microphone is set with P n m (·) as the Legendre function, the azimuth direction φ is equiangular, and the zenith angle direction θ is P n m (cos θ) = 0. when placed in a point, also the speaker, the azimuthal direction φ is equal angle, the zenith angle direction θ placing the point where the P n m (cosθ) = 0 .

さらに、いわゆる一様サンプリングを行うために、マイクロホンを正多角形の頂点など、球面上でできるだけ等密度となるように配置した場合には、スピーカも同様に正多角形の頂点など、球面上でできるだけ等密度となるように配置する。   In addition, in order to perform so-called uniform sampling, if the microphones are arranged so as to be as uniform as possible on the spherical surface, such as a regular polygon vertex, the speaker is similarly arranged on the spherical surface, such as a regular polygon vertex. Arrange them to be as dense as possible.

Rs≧Rmであることを仮定するが、これを満たさなくてもよい。Rm,Rsは、その値が大きいほど広い領域を再現することができるが、より多くのマイクロホン及びスピーカが必要となる。Rm,Rsは、収音する信号の周波数を考慮して実験的に設定することが望ましい。例えば、Rs=1.5m,Rm=0.2mとする。 Although it is assumed that R s ≧ R m , this need not be satisfied. R m and R s can reproduce a wider area as the values thereof are larger, but more microphones and speakers are required. R m and R s are desirably set experimentally in consideration of the frequency of the signal to be collected. For example, R s = 1.5 m and R m = 0.2 m .

また、スピーカが配置される円筒の半径Rsは、例えば1.5m程度とする。なお、Rm≦RsでもRs≦Rmでもよいが、Rm≦Rsのときに音場再生の精度がよくなる。 Further, the radius R s of the cylinder in which the speaker is arranged is, for example, about 1.5 m. R m ≦ R s or R s ≦ R m may be satisfied, but the accuracy of sound field reproduction is improved when R m ≦ R s .

第一の空間のマイクロホンMi−jの位置を(Rmm,im,j)[i=1,2,…,Nch,θ,j=1,2,…,Nch,φ]と表現する。第二の空間のスピーカSi−jの位置を(Rss,is,j)[i=1,2,…,Nch,θ,j=1,2,…,Nch,φ]と表現する。 The position of the microphone Mi-j in the first space is (R m , θ m, i , φ m, j ) [i = 1, 2,…, N ch, θ , j = 1, 2,…, N ch , φ ]. The position of the speaker Si-j in the second space is expressed as (R s , θ s, i , φ s, j ) [i = 1, 2,..., N ch, θ , j = 1, 2 ,. , φ ].

<音場収音再生装置>
音場収音再生装置は、図1に示すように周波数変換部1、離散球面調和変換部2、変換フィルタ部3、離散球面調和逆変換部4及び周波数逆変換部5を例えば含み、図4に例示された各ステップの処理を行う。
<Sound field recording and playback device>
As shown in FIG. 1, the sound field sound collecting and reproducing apparatus includes, for example, a frequency conversion unit 1, a discrete spherical harmonic transformation unit 2, a transformation filter unit 3, a discrete spherical harmonic inverse transformation unit 4, and a frequency inverse transformation unit 5. The process of each step illustrated in (1) is performed.

第一の空間に配置されたマイクロホンM1−1,M2−1,…,MNch,θ−Nch,φは、第一の空間の音源Sで発せられた音を収音して時間領域の信号を生成する。生成された信号は、周波数変換部1に送られる。(Rmm,im,j)のマイクロホンMi−jで収音された時間領域の時刻tの信号をpij(t)と表記する。 The microphones M1-1, M2-1,..., MN ch, θ- N ch, φ arranged in the first space pick up the sound emitted from the sound source S in the first space, Generate a signal. The generated signal is sent to the frequency converter 1. A signal at time t in the time domain collected by the microphone Mi-j of (R m , θ m, i , φ m, j ) is denoted as p ij (t).

<周波数変換部1>
周波数変換部1は、マイクロホンM1−1,M2−1,…,MNch,θ−Nch,φで収音された信号pij(t)をフーリエ変換により周波数領域信号Pij(ω)に変換する(ステップS1)。生成された周波数領域信号Pij(ω)は、離散球面調和変換部2に送られる。ωは周波数である。例えば、短時間離散フーリエ変換により周波数領域信号Pij(ω)が生成される。もちろん、他の既存の方法により周波数領域信号Pij(ω)を生成してもよい。また、オーバーラップアド等の方法を用いて周波数領域信号Pij(ω)を生成してもよい。入力信号が長い場合や、リアルタイム処理のように連続して信号が入力される場合には、例えば10msごとといったフレームごとに処理を行う。周波数領域信号Pij(ω)は、例えば以下のように定義される。関数expの引数の中のjは虚数単位である。
<Frequency converter 1>
The frequency converter 1 converts the signal p ij (t) collected by the microphones M1-1, M2-1,..., MN ch, θ −N ch, φ into a frequency domain signal P ij (ω) by Fourier transform. Conversion is performed (step S1). The generated frequency domain signal P ij (ω) is sent to the discrete spherical harmonic transform unit 2. ω is a frequency. For example, the frequency domain signal P ij (ω) is generated by short-time discrete Fourier transform. Of course, the frequency domain signal P ij (ω) may be generated by other existing methods. Further, the frequency domain signal P ij (ω) may be generated using a method such as overlap add. When the input signal is long or when the signal is continuously input as in real time processing, the processing is performed for each frame such as every 10 ms. For example, the frequency domain signal P ij (ω) is defined as follows. J in the argument of the function exp is an imaginary unit.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

<離散球面調和変換部2>
離散球面調和変換部2は、離散球面調和変換により周波数領域信号Pij(ω)を球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に変換する(ステップS2)。球面調和スペクトル信号P~nm(ω)は、各ωごとに計算される。変換された球面調和スペクトル信号P~nm(ω)は、変換フィルタ部3に送られる。
<Discrete spherical harmonic transformation unit 2>
Discrete spherical harmonic conversion unit 2, the discrete spherical harmonic transform converts the frequency domain signal P ij of (omega) in the spherical harmonic spectrum signal P ~ nm (ω) (Step S2). The spherical harmonic spectrum signal P nm (ω) is calculated for each ω. The converted spherical harmonic spectrum signal P nm (ω) is sent to the conversion filter unit 3.

等角度サンプリングを行った場合には、離散球面調和変換部2は、具体的には式(1)により定義されるP~nm(ω)を計算する。 When equiangular sampling is performed, the discrete spherical harmonic transformation unit 2 calculates P nm (ω) specifically defined by Equation (1).

Figure 0005734328
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βiはサンプリングの方法に応じて定まる値である。Yn mは下記式により定義される球面調和関数であり、n,mは球面調和スペクトルの次数である。0≦n≦N,-N≦m≦Nであり、n,mは整数である。aを複素数として、aはaの複素共役を意味する。 β i is a value determined according to the sampling method. Y n m is a spherical harmonic function defined by the following equation, and n and m are the orders of the spherical harmonic spectrum. 0 ≦ n ≦ N, −N ≦ m ≦ N, and n and m are integers. When a is a complex number, a * means a complex conjugate of a.

Figure 0005734328
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式(1)は離散球面調和変換の一例であり、他の方法により球面調和スペクトル領域への変換を行ってもよい。また、数値計算により、球面調和スペクトル信号P~nm(ω)を求めてもよい。 Expression (1) is an example of discrete spherical harmonic transformation, and the transformation into the spherical harmonic spectral region may be performed by other methods. Further, the spherical harmonic spectrum signal P nm (ω) may be obtained by numerical calculation.

<変換フィルタ部3>
変換フィルタ部3は、球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に対して式(2)により定義されるフィルタF~nm(ω)を適用してフィルタ処理後信号D~nm(ω)を生成する(ステップS3)。フィルタ処理後信号D~nm(ω)は、離散球面調和逆変換部4に送信される。
<Conversion filter unit 3>
The conversion filter unit 3 generates the filtered signal D ~ nm (ω) by applying the filter F ~ nm (ω) defined by the equation (2) to the spherical harmonic spectrum signal P ~ nm (ω). (Step S3). The filtered signal D˜nm (ω) is transmitted to the discrete spherical harmonic inverse transform unit 4.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

式(2)において、cを音速として、k=ω/cは波数である。A(ω)は、周波数特性を調整するための所定の複素数である。例えば、A(ω)=1+0×j=1である。また、wnmはn,mに基づいて例えば以下のように定まる、エバネッセント波を減衰させるための所定の重みである。以下の式において、nc,mcは、予め定められた値でありそれぞれn,mのカットオフ値である。nc,mcは、例えばエバネッセント波を抑制するような値に設定する。α,βは、カットオフの滑らかさを決めるための予め定められた値であり例えば0.05である。もちろん、wnmとして、他の重み関数を用いてもよい。 In Equation (2), c is the speed of sound, and k = ω / c is the wave number. A (ω) is a predetermined complex number for adjusting the frequency characteristic. For example, A (ω) = 1 + 0 × j = 1. W nm is a predetermined weight for attenuating the evanescent wave, which is determined as follows based on n and m, for example. In the following equations, n c and m c are predetermined values and are cutoff values of n and m, respectively. n c and m c are set to values that suppress evanescent waves, for example. α and β are predetermined values for determining the smoothness of the cutoff, and are 0.05, for example. Of course, other weight functions may be used as w nm .

Figure 0005734328
Figure 0005734328

h(1) n(・)は、n次の第一種球ハンケル関数である。jn(・)は、n次の球ベッセル関数である。h(1) n(・), jn(・)は、以下のように定義される。 h (1) n (•) is an n-th order first-class spherical Hankel function. j n (•) is an n-th order spherical Bessel function. h (1) n (•) and j n (•) are defined as follows.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

Hn (1)(・)はn次の第一種ハンケル関数とし、Jn(・)はn次のベッセル関数とする。Hn (1)(・),Jn(・)は、以下のように定義される。Γ(z)はガンマ関数であり、Yn(z)はノイマン関数である。 H n (1) (•) is an n-th order first-class Hankel function, and J n (•) is an n-order Bessel function. H n (1) (•) and J n (•) are defined as follows. Γ (z) is a gamma function, and Y n (z) is a Neumann function.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

<離散球面調和逆変換部4>
離散球面調和逆変換部4は、フィルタ処理後信号D~nm(ω)を離散球面調和逆変換により周波数領域信号Dij(ω)に変換する(ステップS4)。変換された周波数領域信号Dij(ω)は、周波数逆変換部5に送られる。等角度サンプリングを行った場合には、離散球面調和逆変換部4は、具体的には式(3)により定義される周波数領域信号Dij(ω)を計算する。
<Discrete spherical harmonic inverse transform unit 4>
Discrete spherical harmonic inverse transform unit 4, the discrete spherical harmonic inverse transform filtering after signal D ~ nm (ω) into a frequency domain signal D ij (ω) (Step S4). The converted frequency domain signal D ij (ω) is sent to the frequency inverse transform unit 5. When equiangular sampling is performed, the discrete spherical harmonic inverse transform unit 4 calculates the frequency domain signal D ij (ω) specifically defined by Equation (3).

Figure 0005734328
Figure 0005734328

式(3)は離散球面調和逆変換の一例であり、他の方法により周波数領域への変換を行ってもよい。また、数値計算により、周波数領域信号Dij(ω)を求めてもよい。 Expression (3) is an example of the inverse discrete spherical harmonic, and the conversion to the frequency domain may be performed by other methods. Further, the frequency domain signal D ij (ω) may be obtained by numerical calculation.

<周波数逆変換部5>
周波数逆変換部5は、周波数領域信号Dij(ω)を逆フーリエ変換により時間領域信号Pd ij(t)に変換する(ステップS5)。逆フーリエ変換によりフレーム毎に得られた時間領域信号Pd ij(t)は適宜シフトされて線形和が取られて、連続した時間領域信号となる。逆フーリエ変換は短時間離散逆フーリエ変換等の既存の方法を用いればよい。時間領域信号Pd ij(t)は、スピーカSi−j,S2−1,…,SNch,θ−Nch,φに送られる。
<Inverse frequency converter 5>
The frequency inverse transform unit 5 transforms the frequency domain signal D ij (ω) into a time domain signal P d ij (t) by inverse Fourier transform (step S5). The time domain signal P d ij (t) obtained for each frame by the inverse Fourier transform is appropriately shifted to obtain a linear sum to be a continuous time domain signal. For the inverse Fourier transform, an existing method such as a short-time discrete inverse Fourier transform may be used. The time domain signal P d ij (t) is sent to the speakers Si-j, S2-1,..., SN ch, θ- N ch, φ .

スピーカアレーS1−1,S2−1,…,SNch,θ−Nch,φは、時間領域信号Pd ij(t)に基づいて音を再生する。具体的には、i=1,…,Nch,θ,j=1,…,Nch,φとして、スピーカSi−jが時間領域信号Pd ij(t)に基づいて音を再生する。これにより、第一の空間の音場を第二の空間に再現することができる。 The speaker arrays S1-1, S2-1,..., SN ch, θ −N ch, φ reproduce sound based on the time domain signal P d ij (t). Specifically, as i = 1,..., N ch, θ , j = 1,..., N ch, φ , the speaker Si-j reproduces sound based on the time domain signal P d ij (t). Thereby, the sound field of the first space can be reproduced in the second space.

このように、球状に配置されるマイクロホンアレー・スピーカアレー用のフィルタを用いて、球状に配置されたマイクロホンアレーの収音信号を球状に配置されたスピーカアレーの駆動信号へ変換し、音場を再現することが可能であることから、聴取者の周囲全方位から音が到来するような音場を高精度に再現することが可能となる。   In this way, using the microphone array / speaker array filter arranged in a spherical shape, the collected sound signal of the microphone array arranged in a spherical shape is converted into a drive signal for the speaker array arranged in a spherical shape, and the sound field is converted. Since it can be reproduced, it is possible to accurately reproduce a sound field in which sound comes from all directions around the listener.

<理論的背景>
以下、フィルタF~nm(ω)が式(2)のように表される理由について説明する。
<Theoretical background>
Hereinafter, the reason why the filter F˜nm (ω) is expressed as in Expression (2) will be described.

二次音源信号をD(rs’,ω)とし、二次音源による合成音場をPsyn(r’,ω)とする。位置rs’の二次音源から位置r’までの伝達関数をG(r’-rs’,ω)とすると、Psyn(r’,ω)は、球面調和スペクトル領域の畳み込みとして、以下のように表される。 The secondary sound source signal is D (r s ', ω), and the synthesized sound field by the secondary sound source is P syn (r', ω). If the transfer function from the secondary sound source at position r s 'to position r' is G (r'-r s ', ω), P syn (r', ω) is the convolution of the spherical harmonic spectral region It is expressed as

Figure 0005734328
Figure 0005734328

ここで、n,mは球面調和スペクトルの次数である。   Here, n and m are the orders of the spherical harmonic spectrum.

収音場では、半径Rbの球状の吸音バッフルが、半径Rmの球状のマイクロホンアレーと中心が一致した位置に設置されているとする。ここで、Rb≦Rmとする。入射音場をPinc(r’,ω)、散乱音場をPsct(r’,ω)とすると、収音場Prcv(r’,ω)は以下のように書ける。 The sound collection field, spherical sound absorbing baffles radius R b is, the microphone array and the center of the spherical radius R m is provided to the matched position. Here, R b ≦ R m . If the incident sound field is P inc (r ′, ω) and the scattered sound field is P sct (r ′, ω), the sound collection field P rcv (r ′, ω) can be written as follows.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

吸音材表面上で音圧勾配が0となることから、以下のように書ける。   Since the sound pressure gradient is 0 on the surface of the sound absorbing material, it can be written as follows.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

ここで、Pinc(・),Psct(・)は球面調和スペクトル領域で以下のように表される。 Here, P inc (•) and P sct (•) are expressed in the spherical harmonic spectrum region as follows.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

式(8)、式(7)を式(6)に代入すると、以下のようになる。   Substituting Equation (8) and Equation (7) into Equation (6) yields the following.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

よって、散乱音場と入射音場の関係は以下のように導くことができる。   Therefore, the relationship between the scattered sound field and the incident sound field can be derived as follows.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

式(5)、式(7)、式(8)、式(9)より、以下のようになる。   From the equations (5), (7), (8), and (9), the following is obtained.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

よって、入射音場P^inc,n m(ω)は、収音場P^rcv,n m(ω)を用いて以下のように表せる。 Therefore, the incident sound field P ^ inc, n m (ω) can be expressed as follows using the sound collection field P ^ rcv, n m (ω).

Figure 0005734328
Figure 0005734328

所望の音場P~des(・)は、入射音場Pinc(・)に対応することから、式(10)より、P~des(・)は受音球面上の球面調和スペクトルP~rcv,n m(Rm,ω)を用いて以下のように表せる。 Since the desired sound field P ~ des (·) corresponds to the incident sound field P inc (·), from expression (10), P ~ des (·) is the spherical harmonic spectrum P ~ rcv on the receiving sphere. , n m (R m , ω) can be expressed as follows.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

式(4)、式(11)より、変換式が以下のように導出できる。   From Equation (4) and Equation (11), the conversion equation can be derived as follows.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

G(r’-rs’,ω)は、以下のようにモノポール特性と仮定した。 G (r′-r s ′, ω) is assumed to have monopole characteristics as follows.

Figure 0005734328
Figure 0005734328

なお、フィルタの特性として本質的には変わらないため、式(12)にA(ω),wnmを乗算してもよい。そうすると、式(12)は、式(2)と一致する。 Since the filter characteristics are not essentially changed, the equation (12) may be multiplied by A (ω), w nm . Then, equation (12) matches equation (2).

[変形例等]
音場収音再生装置を構成する各部は、第一の空間に配置された収音装置と第二の空間に配置された再生装置の何れに備えられていてもよい。換言すれば、周波数変換部1、離散球面調和変換部2、変換フィルタ部3、離散球面調和逆変換部4、周波数逆変換部5、窓関数部6のそれぞれの処理は、第一の空間に配置された収音装置で実行されてもよいし、第二の空間に配置された再生装置で実行されてもよい。収音装置で生成された信号は、再生装置に送信される。
[Modifications, etc.]
Each unit constituting the sound field sound collecting / reproducing device may be provided in either the sound collecting device arranged in the first space or the reproducing device arranged in the second space. In other words, each processing of the frequency conversion unit 1, the discrete spherical harmonic transformation unit 2, the transformation filter unit 3, the discrete spherical harmonic inverse transformation unit 4, the frequency inverse transformation unit 5, and the window function unit 6 is performed in the first space. It may be executed by the sound collecting device arranged, or may be executed by the reproducing device arranged in the second space. The signal generated by the sound collection device is transmitted to the reproduction device.

第一の空間と第二の空間の位置は、図2に示したものに限定されない。第一の空間と第二の空間は、隣接していても互いに離れた位置にあってもよい。また、第一の空間と第二の空間の向きもどのようなものであってもよい。   The positions of the first space and the second space are not limited to those shown in FIG. The first space and the second space may be adjacent to each other or separated from each other. Also, the orientation of the first space and the second space may be any.

音場収音再生装置は、変換フィルタ部3を含みさえすれば、他の部を備えていなくてもよい。例えば、音場収音再生装置は、変換フィルタ部3、離散球面調和逆変換部4及び周波数逆変換部5から構成されていてもよい。また、音場収音再生装置は、周波数変換部1、離散球面調和変換部2及び変換フィルタ部3から構成されていてもよい。   As long as the sound field sound collecting / reproducing apparatus includes the conversion filter unit 3, the sound field collecting / reproducing device may not include other units. For example, the sound field sound collecting / reproducing apparatus may include a transform filter unit 3, a discrete spherical harmonic inverse transform unit 4, and a frequency inverse transform unit 5. Further, the sound field sound collecting / reproducing apparatus may include a frequency conversion unit 1, a discrete spherical harmonic conversion unit 2, and a conversion filter unit 3.

周波数変換部1の処理と離散球面調和変換部2の処理とを同時に行ってもよい。同様に、離散球面調和逆変換部4の処理と周波数逆変換部5の処理とを同時に行ってもよい。また、離散球面調和変換部2と離散球面調和逆変換部4とを入れ替えてもよい。   The processing of the frequency conversion unit 1 and the processing of the discrete spherical harmonic conversion unit 2 may be performed simultaneously. Similarly, the process of the discrete spherical harmonic inverse transform unit 4 and the process of the frequency inverse transform unit 5 may be performed simultaneously. Further, the discrete spherical harmonic transformation unit 2 and the discrete spherical harmonic inverse transformation unit 4 may be interchanged.

音場収音再生装置は、コンピュータによって実現することができる。この場合、この装置の各部の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、この装置における各部がコンピュータ上で実現される。   The sound field sound collecting / reproducing apparatus can be realized by a computer. In this case, the processing content of each part of this apparatus is described by a program. Then, by executing this program on a computer, each unit in this apparatus is realized on the computer.

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、これらの装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。   The program describing the processing contents can be recorded on a computer-readable recording medium. In this embodiment, these apparatuses are configured by executing a predetermined program on a computer. However, at least a part of these processing contents may be realized by hardware.

この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

1 周波数変換部
2 離散球面調和変換部
3 変換フィルタ部
4 離散球面調和逆変換部
5 周波数逆変換部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frequency conversion part 2 Discrete spherical harmonic transformation part 3 Conversion filter part 4 Discrete spherical harmonic inverse transformation part 5 Frequency inverse transformation part

Claims (5)

少なくとも3個のマイクロホンが半径Rbの球状の吸音材のバッフルに固定されることにより半径Rmの球面上に外側に向けて配置されているとし、少なくとも3個のスピーカが半径Rsの球面上に内側に向けて配置されているとし、Rm>Rb,Rs≧Rbとし、jを虚数単位とし、ωを周波数とし、cを音速とし、k=ω/cとし、n,mを球面調和スペクトルの次数とし、jn(・)をn次の球ベッセル関数とし、hn (1)(・)をn次の第一種球ハンケル関数とし、A(ω)を所定の複素数とし、wnmをn,mに基づいて定まる重みとして、
上記マイクロホンで収音された信号に基づいて生成された球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に対して次式により定義されるフィルタF~nm(ω)を適用してフィルタ処理後信号D~nm(ω)を生成する変換フィルタ部と、
Figure 0005734328

離散球面調和逆変換により、上記フィルタ処理後信号D~nm(ω)を周波数領域信号に変換する離散球面調和逆変換部と、
上記周波数領域信号を逆フーリエ変換により時間領域信号に変換し、変換された時間領域信号を上記スピーカに出力する周波数逆変換部と、
を含む音場収音再生装置。
And is disposed outwardly on a sphere of radius R m by at least three microphones are fixed to the baffle of the sound absorbing material of the spherical radius R b, the spherical surface of the at least three loudspeakers radius R s R m > R b , R s ≧ R b , j is an imaginary unit, ω is frequency, c is sound velocity, k = ω / c, n, m is the order of the spherical harmonic spectrum, j n (•) is the nth-order spherical Bessel function, h n (1) (•) is the nth-order first-class spherical Hankel function, and A (ω) is a predetermined value. As a complex number and w nm as a weight determined based on n and m,
Applying the filter F ~ nm (ω) defined by the following equation to the spherical harmonic spectrum signal P ~ nm (ω) generated based on the signal collected by the microphone, the filtered signal D ~ a conversion filter unit for generating nm (ω);
Figure 0005734328

A discrete spherical harmonic inverse transform unit that transforms the filtered signal D to nm (ω) into a frequency domain signal by discrete spherical harmonic inverse transform;
A frequency inverse transform unit that transforms the frequency domain signal into a time domain signal by inverse Fourier transform and outputs the transformed time domain signal to the speaker;
Sound field collection and playback device including
少なくとも3個のマイクロホンが半径Rbの球状の吸音材のバッフルに固定されることにより半径Rmの球面上に外側に向けて配置されているとし、少なくとも3個のスピーカが半径Rsの球面上に内側に向けて配置されているとし、Rm>Rb,Rs≧Rbとし、jを虚数単位とし、ωを周波数とし、cを音速とし、k=ω/cとし、n,mを球面調和スペクトルの次数とし、jn(・)をn次の球ベッセル関数とし、hn (1)(・)をn次の第一種球ハンケル関数とし、A(ω)を所定の複素数とし、wnmをn,mに基づいて定まる重みとして、
上記マイクロホンで収音された信号をフーリエ変換により周波数領域信号に変換する周波数変換部と、
離散球面調和変換により、上記周波数領域信号を球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に変換する離散球面調和変換部と、
上記球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に対して次式により定義されるフィルタF~nm(ω)を適用してフィルタ処理後信号D~nm(ω)を生成する変換フィルタ部と、
Figure 0005734328

を含む音場収音再生装置。
And is disposed outwardly on a sphere of radius R m by at least three microphones are fixed to the baffle of the sound absorbing material of the spherical radius R b, the spherical surface of the at least three loudspeakers radius R s R m > R b , R s ≧ R b , j is an imaginary unit, ω is frequency, c is sound velocity, k = ω / c, n, m is the order of the spherical harmonic spectrum, j n (•) is the nth-order spherical Bessel function, h n (1) (•) is the nth-order first-class spherical Hankel function, and A (ω) is a predetermined value. As a complex number and w nm as a weight determined based on n and m,
A frequency converter that converts the signal collected by the microphone into a frequency domain signal by Fourier transform;
A discrete spherical harmonic transformation unit that transforms the frequency domain signal into a spherical harmonic spectrum signal P to nm (ω) by discrete spherical harmonic transformation;
A conversion filter unit that generates a filtered signal D to nm (ω) by applying a filter F to nm (ω) defined by the following equation to the spherical harmonic spectrum signal P to nm (ω):
Figure 0005734328

Sound field collection and playback device including
少なくとも3個のマイクロホンが半径Rbの球状の吸音材のバッフルに固定されることにより半径Rmの球面上に外側に向けて配置されているとし、少なくとも3個のスピーカが半径Rsの球面上に内側に向けて配置されているとし、Rm>Rb,Rs≧Rbとし、jを虚数単位とし、ωを周波数とし、cを音速とし、k=ω/cとし、n,mを球面調和スペクトルの次数とし、jn(・)をn次の球ベッセル関数とし、hn (1)(・)をn次の第一種球ハンケル関数とし、A(ω)を所定の複素数とし、wnmをn,mに基づいて定まる重みとして、
変換フィルタ部が、上記マイクロホンで収音された信号に基づいて生成された球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に対して次式により定義されるフィルタF~nm(ω)を適用してフィルタ処理後信号D~nm(ω)を生成する変換フィルタステップと、
Figure 0005734328

離散球面調和逆変換部が、離散球面調和逆変換により、上記フィルタ処理後信号D~nm(ω)を周波数領域信号に変換する離散球面調和逆変換ステップと、
周波数逆変換部が、上記周波数領域信号を逆フーリエ変換により時間領域信号に変換し、変換された時間領域信号を上記スピーカに出力する周波数逆変換ステップと、
を含む音場収音再生方法。
And is disposed outwardly on a sphere of radius R m by at least three microphones are fixed to the baffle of the sound absorbing material of the spherical radius R b, the spherical surface of the at least three loudspeakers radius R s R m > R b , R s ≧ R b , j is an imaginary unit, ω is frequency, c is sound velocity, k = ω / c, n, m is the order of the spherical harmonic spectrum, j n (•) is the nth-order spherical Bessel function, h n (1) (•) is the nth-order first-class spherical Hankel function, and A (ω) is a predetermined value. As a complex number and w nm as a weight determined based on n and m,
The conversion filter unit applies a filter F to nm (ω) defined by the following equation to the spherical harmonic spectrum signal P to nm (ω) generated based on the signal collected by the microphone. A transform filter step for generating a post-process signal D ~ nm (ω);
Figure 0005734328

A discrete spherical harmonic inverse transform unit converts the filtered signal D to nm (ω) into a frequency domain signal by a discrete spherical harmonic inverse transform,
A frequency inverse transform unit that transforms the frequency domain signal into a time domain signal by inverse Fourier transform, and outputs the transformed time domain signal to the speaker;
Sound field collection and playback method including
少なくとも3個のマイクロホンが半径Rbの球状の吸音材のバッフルに固定されることにより半径Rmの球面上に外側に向けて配置されているとし、少なくとも3個のスピーカが半径Rsの球面上に内側に向けて配置されているとし、Rm>Rb,Rs≧Rbとし、jを虚数単位とし、ωを周波数とし、cを音速とし、k=ω/cとし、n,mを球面調和スペクトルの次数とし、jn(・)をn次の球ベッセル関数とし、hn (1)(・)をn次の第一種球ハンケル関数とし、A(ω)を所定の複素数とし、wnmをn,mに基づいて定まる重みとして、
周波数変換部が、上記マイクロホンで収音された信号をフーリエ変換により周波数領域信号に変換する周波数変換ステップと、
離散球面調和変換部が、離散球面調和変換により、上記周波数領域信号を球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に変換する離散球面調和変換ステップと、
変換フィルタ部が、上記球面調和スペクトル信号P~nm(ω)に対して次式により定義されるフィルタF~nm(ω)を適用してフィルタ処理後信号D~nm(ω)を生成する変換フィルタステップと、
Figure 0005734328

を含む音場収音再生方法。
And is disposed outwardly on a sphere of radius R m by at least three microphones are fixed to the baffle of the sound absorbing material of the spherical radius R b, the spherical surface of the at least three loudspeakers radius R s R m > R b , R s ≧ R b , j is an imaginary unit, ω is frequency, c is sound velocity, k = ω / c, n, m is the order of the spherical harmonic spectrum, j n (•) is the nth-order spherical Bessel function, h n (1) (•) is the nth-order first-class spherical Hankel function, and A (ω) is a predetermined value. As a complex number and w nm as a weight determined based on n and m,
A frequency conversion step in which the frequency conversion unit converts the signal collected by the microphone into a frequency domain signal by Fourier transform;
A discrete spherical harmonic transformation unit that transforms the frequency domain signal into a spherical harmonic spectral signal P to nm (ω) by discrete spherical harmonic transformation;
Conversion filter unit generates the spherical harmonic spectrum signal P ~ nm (ω) for the filter F ~ nm (ω) by applying a filtering process after signals D ~ nm defined by the following equation (omega) conversion A filter step;
Figure 0005734328

Sound field collection and playback method including
請求項1又は2に記載された音場収音再生装置の各部としてコンピュータを機能させるための音場収音再生プログラム。   A sound field recording / reproducing program for causing a computer to function as each part of the sound field sound collecting / reproducing apparatus according to claim 1.
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