JP6454027B2 - バイノーラルレンダリングのためのオーディオ信号処理装置及びその方法 - Google Patents
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Description
まず、方向レンダラ120−1はITFを利用して入力オーディオ信号をフィルタリングする。ITFは以下の数式1のように対側HRTFを同側HRTFに割った伝達関数と定義される。
ITFを利用してバイノーラルレンダリングを行うと、L/Rペアのうち一側のチャネルにのみレンダリングを行えばよいため、大きな演算量の利得が得られるようになる。しかし、ITFを利用すると、HRTFのスペクトルピーク、ノッチなどの固有特性が喪失され、音像定位の劣化が発生する恐れがある。また、ITFの分母となるHRTF(前記実施例において、同側HRTF)にノッチが存在すれば、該当ITFにはバンド幅が狭いすぺ朽ちるピークが発生してトーンノイズを誘発する問題がある。よって、本発明の他の実施例によると、バイノーラルフィルタリングのための同側伝達関数及び対側伝達関数は、入力オーディオ信号に対するITFを変形して生成される。方向レンダラ120−1は変形されたITF(つまり、MITF)を利用して入力オーディオ信号をフィルタリングする。
本発明の第1実施例によると、特定周波数インデックスkにおいて対側HRTFの値が同側HRTFの値より大きければ、MITFは同側HRTFを対側HRTFで割った値に基づいて生成される。つまり、同側HRTFのノッチ成分によって同側HRTFと対側HRTFの大きさ(magnitude)が客店されれば、ITFの演算とは逆に同側HRTFを対側HRTFに割ってスペクトルピークの発生を防止する。より詳しくは、周波数インデックスkに対して同側HRTFをH_I(k)、対側HRTFをH_C(k)、同側MITFをM_I(k)、対側MITFをM_C(k)とすると、同側及び対側MITFは以下の数式2のように生成される。
本発明の第2実施例によると、特定周波数インデックスkにおいてITFの分母となるHRTF、つまり、同側HRTFにノッチ成分があれば、該当周波数インデックスkにおける同側及び対側MITFの値は1に(つまり、0dB)に設定される。MITF生成方法の第2実施例を数式で表すと、以下の数式3のようである。
本発明の第3実施例によると、ノッチ成分のあるHRTFに対して加重値を反映し、ノッチの深さを減らす。ITFの分母となるHRTF、つまり、同側HRTFのノッチ成分に対して1より大きい加重値を反映するために、加重値関数w(k)が数式4のように適用される。
本発明の第4実施例によると、HRTFのノッチ成分を別に分離し、分離されたノッチ成分に基づいてMITFが生成される。図5は、本発明の第4実施例によるMITFの生成方法を示す図である。MITF生成部220−1は、HRTF分離部222及びノーマライゼーション部224を更に含む。HRTF分離部222は原型伝達関数、つまり、HRTFをHRTFエンベロープ成分とHRTFノッチ成分に分離する。
本発明の追加的な実施例によると、特定角度のMITFを生成するために、入力オーディオ信号とは異なる方向を有するHRTFエンベロープ成分が使用される。例えば、MITF生成部200は水平面上の(つまり、高度角0の)HRTFエンベロープ成分で他のHRTF対(同側HRTF、対側HRTF)を正規化することで、水平面上に位置した伝達関数を平坦なスペクトルを有するMITFに具現する。本発明の一実施例によると、MITFは以下の数式6の方法で生成される。
本発明の第5実施例によると、空間/周波数軸で表現されるウェーブインターポレーションを使用してMITFが生成される。例えば、HRTFは高度角/周波数軸または方位角/周波数軸の3次元で表現されるSEW(slowly evolving waveform)とREW(rapidly evolving waveform)に分離される。この際、バイノーラルレンダリングのためのバイノーラルキュー(例えば、ITF、両耳間パラメータはSEWから、ノッチ成分はREWから抽出される。
本発明の第6実施例によると、原型伝達関数のノッチ領域では該当原型伝達関数がバイノーラルフィルタリングに使用され、ノッチ領域ではなく上述した実施例によるMITFがバイノーラルフィルタリングに使用される。これを数式で表すと、以下の数式8のようである。
本発明の第6実施例によると、HRTF分離の残余成分、つまり、ノッチ成分はより簡単な演算で処理される。一実施例にイ夜と、HRTF残余成分はFIRフィルタ係数またはIIRフィルタ係数で近似計算され、近似計算されたフィルタ係数がバイノーラルレンダリングの同側及び/または対側伝達関数として使用される。図6は本発明の他の実施例によるバイノーラルパラメータの生成方法を示す図であり、図7は本発明の他の実施例による方向レンダラを示すブロック図である。
本発明の第8実施例によると、上述したITF及びMITFのうち2つ以上が組み合わせられたハイブリッドITF(HITF)が使用される。本発明の実施例において、HITFは少なくとも一つの周波数帯域で使用される伝達関数が他の周波数帯域で使用される伝達関数とは異なる両耳間伝達関数を示す。つまり、第1周波数帯域と第2周波数帯域において、それぞれ異なる伝達関数に基づいて生成された同側及び対側伝達関数が使用される。本発明の一実施例によると、第1周波数帯域のバイノーラルレンダリングにはITFが、第2周波数帯域のバイノーラルレンダリングにはMITFが使用される。
本発明の第9実施例によると、HRTF、ITF及びMITFのうち2つ以上が組み合わせられたハイブリッドITF(HITF)が使用される。本発明の実施例によると、音像定位の性能を上げるために特定周波数帯域のスペクトル特性が強調される。上述したITFまたはMITFを使用すると、音源のカラーレーションが減少されるが、音像定位性能も落ちるトレードオフ現象が起こる。よって、音像定位性能を向上するために同側/対側伝達関数に対する追加的な精製が必要である。
Claims (10)
- 入力オーディオ信号に対するバイノーラルフィルタリングを行うためのオーディオ信号処理装置であって、
前記入力オーディオ信号を同側伝達関数でフィルタリングして同側出力信号を生成する同側フィルタリング部と、
前記入力オーディオ信号を対側伝達関数でフィルタリングして対側出力信号を生成する対側フィルタリング部と、を含み、
第1周波数帯域における前記同側及び対側伝達関数は、両耳間伝達関数(Interaural Transfer Function、ITF)に基づいて生成され、第2周波数帯域における前記同側及び対側伝達関数は、前記入力オーディオ信号に対する同側頭部伝達関数(Head Related Transfer Function、HRTF)及び対側HRTFであり、
前記同側フィルタリング部及び前記対側フィルタリング部は、周波数領域でフィルタリングを実行する、オーディオ信号処理装置。 - 前記ITFは、前記同側HRTF及び前記対側HRTFを使用して生成される、請求項1に記載のオーディオ信号処理装置。
- 前記ITFは、前記同側HRTFによって前記対側HRTFを割った値に基づいて生成される請求項2に記載のオーディオ信号処理装置。
- 前記第1周波数帯域は、前記第2周波数帯域より低い周波数帯域である請求項1に記載のオーディオ信号処理装置。
- 前記第1周波数帯域の前記同側及び対側伝達関数は第1伝達関数に基づいて生成され、前記第1周波数帯域とは異なる第2周波数帯域の前記同側及び対側伝達関数は第2伝達関数に基づいて生成され、前記第1周波数帯域と第2周波数帯域の間の第3周波数帯域の前記同側及び対側伝達関数は、第1伝達関数と第2伝達関数の線型結合に基づいて生成される請求項1に記載のオーディオ信号処理装置。
- 入力オーディオ信号に対するバイノーラルフィルタリングを行うためのオーディオ信号処理方法であって、
入力オーディオ信号を受信するステップと、
前記入力オーディオ信号を同側伝達関数でフィルタリングして同側出力信号を生成するステップと、
前記入力オーディオ信号を対側伝達関数でフィルタリングして対側出力信号を生成するステップと、を含み、
第1周波数帯域における前記同側及び対側伝達関数は、両耳間伝達関数(Interaural Transfer Function、ITF)に基づいて生成され、第2周波数帯域における前記同側及び対側伝達関数は、前記入力オーディオ信号に対する同側頭部伝達関数(Head Related Transfer Function、HRTF)及び対側HRTFであり、
前記同側伝達関数での前記フィルタリング及び前記対側伝達関数での前記フィルタリングは、周波数領域でフィルタリングが実行される、オーディオ信号処理方法。 - 前記ITFは、前記同側HRTF及び前記対側HRTFを使用して生成される、請求項6に記載の方法。
- 前記ITFは、前記ITFは、前記入力オーディオ信号に対する前記同側HRTFによって前記対側HRTFを割った値に基づいて生成される、請求項7に記載の方法。
- 前記第1周波数帯域は、前記第2周波数帯域より低い周波数帯域である請求項6に記載の方法。
- 前記第1周波数帯域の前記同側及び対側伝達関数は第1伝達関数に基づいて生成され、前記第1周波数帯域とは異なる第2周波数帯域の前記同側及び対側伝達関数は第2伝達関数に基づいて生成され、前記第1周波数帯域と第2周波数帯域の間の第3周波数帯域の前記同側及び対側伝達関数は、第1伝達関数と第2伝達関数の線型結合に基づいて生成される、請求項6に記載の方法。
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