JP6695738B2 - Signal conversion coefficient calculation device, signal conversion device, and program - Google Patents
Signal conversion coefficient calculation device, signal conversion device, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP6695738B2 JP6695738B2 JP2016103771A JP2016103771A JP6695738B2 JP 6695738 B2 JP6695738 B2 JP 6695738B2 JP 2016103771 A JP2016103771 A JP 2016103771A JP 2016103771 A JP2016103771 A JP 2016103771A JP 6695738 B2 JP6695738 B2 JP 6695738B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal conversion
- normal vector
- calculation unit
- environment
- wavefront
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 93
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 74
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims description 32
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 31
- 230000006870 function Effects 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Stereophonic System (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Description
本発明は、信号変換係数算出装置、信号変換装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a signal conversion coefficient calculation device, a signal conversion device, and a program.
22.2ch音響など、従来の5.1chを上回るチャンネル数を持つマルチチャンネル音響システムが存在する。これらのコンテンツ制作においては、規定の位置にスピーカが配置された環境で最適なバランスとなるように、音響エンジニアによってミクシングが行われる。一方、複数音源から放射された音波による合成音場でコンテンツを視聴すると、合成音場おいて、リスニング位置における波面の法線方向に音像が定位することがわかっている(例えば、非特許文献1参照)。 There are multi-channel audio systems, such as 22.2 ch audio, with more channels than the conventional 5.1 ch. In the production of these contents, the audio engineer performs mixing so as to achieve the optimum balance in the environment where the speaker is arranged at the specified position. On the other hand, when viewing content in a synthetic sound field generated by sound waves emitted from a plurality of sound sources, it is known that the sound image is localized in the normal direction of the wavefront at the listening position in the synthetic sound field (for example, Non-Patent Document 1). reference).
音響コンテンツの制作においては、ある音声フォーマットに規定されたチャンネル数及びスピーカ配置によりコンテンツの制作を行う。したがって、ある音声フォーマットにより規定されたチャンネル数及びスピーカ配置で制作されたコンテンツを視聴する場合にも、その規定に応じたスピーカ数及びスピーカ配置でコンテンツが再生されることが望ましい。しかし、一般の家庭において、22.2ch音響などの5.1chを越えるチャンネル数のスピーカを設置することは困難である。そこで、再生コンテンツの音声フォーマットにより規定されたチャンネル数及びスピーカ配置のうち少なくとも一方が異なる環境においても、その規定されたチャンネル数及びスピーカ配置の環境で視聴した場合と空間的な印象をできるだけ変えることなく視聴が可能なように、再生コンテンツの音声信号を変換することが望まれている。また、コンテンツを受聴する際に、複数人で同時に受聴することや、移動しながら受聴することも考えられる。そのため、複数のリスニング位置でも均質にコンテンツを受聴できることが望ましい。 In the production of audio content, the content is produced according to the number of channels and the speaker arrangement defined in a certain audio format. Therefore, even when viewing the content produced with the number of channels and the speaker arrangement defined by a certain audio format, it is desirable that the content is reproduced with the number of speakers and the speaker arrangement according to the regulation. However, it is difficult to install a speaker having a number of channels exceeding 5.1 ch such as 22.2 ch sound in a general home. Therefore, even in an environment in which at least one of the number of channels and speaker arrangement specified by the audio format of the playback content is different, the spatial impression should be changed as much as possible when viewed in the environment of the specified number of channels and speaker arrangement. It is desired to convert the audio signal of the reproduced content so that the audio signal can be viewed without any need. In addition, when listening to the content, it is possible that a plurality of persons listen at the same time or listen to the content while moving. Therefore, it is desirable to be able to listen to the content uniformly at a plurality of listening positions.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、音響コンテンツの制作時とは異なる環境において音響コンテンツを再生させる際に、複数のリスニング位置において均質に近い受聴を可能とするための信号変換係数を算出することができる信号変換係数算出装置、信号変換装置及びプログラムを提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended to enable near-homogeneous listening at a plurality of listening positions when audio content is reproduced in an environment different from that when the audio content is produced. Provided are a signal conversion coefficient calculation device, a signal conversion device, and a program capable of calculating a signal conversion coefficient.
本発明の一態様は、複数のスピーカから放射される音波によって合成される再生環境の音場における複数のリスニング位置で形成される波面の法線ベクトル同士が近くなるように、複数の前記スピーカから出力させる音声信号の変換に用いる複素重み係数を前記スピーカごとに算出する算出部、を備え、前記算出部は、複数の前記リスニング位置のそれぞれで形成される波面の法線ベクトルの分散が小さくなるように前記複素重み係数を算出する、信号変換係数算出装置である。 One aspect of the present invention is that a plurality of speakers are arranged so that normal vectors of wavefronts formed at a plurality of listening positions in a sound field of a reproduction environment synthesized by sound waves emitted from a plurality of speakers are close to each other. A calculation unit that calculates a complex weighting coefficient used for conversion of an audio signal to be output for each of the speakers, and the calculation unit reduces the variance of the normal vector of the wavefront formed at each of the plurality of listening positions. The signal conversion coefficient calculation device calculates the complex weight coefficient as described above.
本発明の一態様は、上述した信号変換係数算出装置であって、前記算出部は、複数の前記リスニング位置のそれぞれで形成される波面の法線ベクトルと所望波面の法線ベクトルの差の任意のノルムが、あらかじめ定められた範囲になることを制約条件として前記複素重み係数を算出する。 One aspect of the present invention is the above-described signal conversion coefficient calculation device, wherein the calculation unit arbitrarily sets a difference between a normal vector of a wavefront formed at each of the plurality of listening positions and a normal vector of a desired wavefront. The complex weighting factor is calculated under the constraint that the norm of is within a predetermined range.
本発明の一態様は、上述した信号変換係数算出装置であって、前記算出部は、複数の前記リスニング位置のそれぞれで形成される波面の法線ベクトルと所望波面の法線ベクトルとのなす角が、あらかじめ定められた範囲になることを制約条件として前記複素重み係数を算出する。 One aspect of the present invention is the signal conversion coefficient calculation device described above, wherein the calculation unit forms an angle between a normal vector of a wavefront formed at each of the plurality of listening positions and a normal vector of a desired wavefront. , The complex weighting factor is calculated under the constraint that it falls within a predetermined range.
本発明の一態様は、上述した信号変換係数算出装置であって、前記算出部は、前記所望波面の法線ベクトルを、前記再生環境とは異なる環境におけるスピーカ位置及びリスニング位置に基づいて算出する。 One aspect of the present invention is the signal conversion coefficient calculation device described above, wherein the calculation unit calculates a normal vector of the desired wavefront based on a speaker position and a listening position in an environment different from the reproduction environment. .
本発明の一態様は、上述したいずれかの信号変換係数算出装置と、前記信号変換係数算出装置が複数のスピーカのそれぞれについて算出した複素重み係数に基づいて、複数の前記スピーカのそれぞれから出力させる音声信号を変換する信号変換部と、を備える信号変換装置である。 According to an aspect of the present invention, any one of the above-described signal conversion coefficient calculation devices and the signal conversion coefficient calculation device causes each of the plurality of speakers to output based on a complex weighting coefficient calculated for each of the plurality of speakers. And a signal conversion unit that converts an audio signal.
本発明の一態様は、コンピュータを、上述したいずれかの信号変換係数算出装置として機能させるプログラムである。 One embodiment of the present invention is a program that causes a computer to function as any of the above-described signal conversion coefficient calculation devices.
本発明によれば、音響コンテンツの制作時とは異なる環境において音響コンテンツを再生させる際に、複数のリスニング位置において均質に近い受聴を可能とするための信号変換係数を算出することができる。 According to the present invention, it is possible to calculate a signal conversion coefficient for enabling nearly homogeneous listening at a plurality of listening positions when reproducing audio content in an environment different from that when producing audio content.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
ある音声フォーマットで制作された音響コンテンツを、変換元環境とは異なる環境である変換先環境で再生することを考える。変換元環境は、音響コンテンツの音声フォーマットにより規定されたチャンネル数及びスピーカ配置の環境である。変換先環境は、変換元環境とはチャンネル数とスピーカ配置とのうち少なくとも一方が異なる再生環境である。例えば、変換元環境は22.2ch、変換先環境は7.1ch又は9.1chなどであるが、変換元環境及び変換先環境は任意とすることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Consider playing audio content produced in a certain audio format in a conversion destination environment that is different from the conversion source environment. The conversion source environment is an environment in which the number of channels and the speaker arrangement are defined by the audio format of the audio content. The conversion destination environment is a reproduction environment in which at least one of the number of channels and the speaker arrangement is different from the conversion source environment. For example, the conversion source environment is 22.2 ch, the conversion destination environment is 7.1 ch or 9.1 ch, etc., but the conversion source environment and the conversion destination environment can be arbitrary.
図1は、本実施形態によるオーディオシステム100の構成図である。オーディオシステム100は、変換元環境で制作された音響コンテンツを変換先環境で再生する。変換元環境は、M台(Mは1以上の整数)のスピーカ3が存在する環境である。以下では、M台のスピーカ3をそれぞれ、スピーカ3−1〜3−Mと記載する。音響コンテンツには、M個のチャンネルの音声信号Aが含まれる。m番目(mは1以上M以下の整数)のチャンネルの音声信号Aを音声信号A−mと記載する。音声信号A−mは、スピーカ3−mの位置で再生させる音声信号Aである。
FIG. 1 is a configuration diagram of an
オーディオシステム100は、信号変換係数算出装置1と、信号変換器5(信号変換装置)と、L台(Lは1以上の整数)のスピーカ7とを備える。以下では、L台のスピーカ7をそれぞれ、スピーカ7−1〜7−Lと記載する。同図においては、オーディオシステム100は、信号変換係数算出装置1を信号変換器5の外部に備えているが、信号変換器5の内部に備えてもよい。
The
変換先環境においてスピーカ3と同じ位置にスピーカ7がないために、スピーカ3が存在しない位置のスピーカ7により、変換元環境で制作された音声信号を再生する場合がある。信号変換器5は、このような場合でも、変換元環境のスピーカ配置により再生したときと同じ方向に音像が定位するように変換先環境で音響コンテンツを再生させるため、音声信号の変換を行う。また、このときに、複数のリスニング位置又はある領域で均一な品質で受聴できることが望ましい。
Since the
信号変換器5は、音声信号A−1〜A−Mを入力する。信号変換器5は、各スピーカ7に対応して、M個のFIR(Finite Impulse Response)フィルタ51(信号変換部)と、加算器52とを備える。スピーカ7−l(lは1以上L以下の整数)に対応し、かつ、音声信号A−mが入力されるFIRフィルタ51を、FIRフィルタ51−l−mと記載する。また、スピーカ7−lに対応した加算器52を、加算器52−lと記載する。
The signal converter 5 inputs the audio signals A-1 to A-M. The
FIRフィルタ51は、デジタルフィルタである。FIRフィルタ51−l−mは、周波数領域において、音声信号A−mの各周波数成分に複素重み係数を乗算し(時間領域における畳み込み演算をし)、乗算(畳み込み)結果の音声信号を加算器52−lに出力する。複素重み係数を用いることにより、音声信号の振幅と位相の両方を制御することができる。加算器52−lは、FIRフィルタ51−l−1〜FIRフィルタ51−l−Mのそれぞれから出力された音声信号を加算し、加算結果の音声信号をスピーカ7−lに出力する。スピーカ7−lは、加算器52−lから入力した音声信号を再生する。
The
図2は、信号変換係数算出装置1の構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。同図に示す信号変換係数算出装置1は、入力部11、算出部12及び出力部13を備える。
FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the signal conversion
入力部11は、各種情報を算出部12に入力する。スピーカ7−1〜7−Lから放射される音波によって変換先環境の音場が形成される。算出部12は、音声信号A−1〜A−Mそれぞれについて、変換先環境の音場における複数のリスニング位置のそれぞれで形成される波面の法線ベクトル同士が近く、かつ、それら法線ベクトルが所望波面の法線ベクトルに近くなるように、各スピーカ7に入力する音声信号の変換に用いられる複素重み係数を算出する。そこで、算出部12は、変換先環境の音場における複数のリスニング位置それぞれで形成される合成波面の法線ベクトルの分散を評価関数とし、この評価関数により算出される値が小さくなるように各スピーカ7それぞれに対応した複素重み係数を算出する。このとき、算出部12は、複数のリスニング位置のそれぞれで形成される波面の法線ベクトルと所望の法線ベクトルとの差、又は、それら各法線ベクトルと所望の法線ベクトルとのなす角度が、予め定められた範囲になることを制約条件とする。算出部12は、変換先環境の音場におけるリスニング位置で形成される波面の法線ベクトルを、スピーカそれぞれに対応した複素重み係数を用いて算出する。なお、リスニング位置とは、聴取点の位置である。所望波面は、変換元環境のスピーカ3が音声信号を再生したときのリスニング位置での波面であるが、ユーザーが任意に所望波面を決めてもよい。出力部13は、算出部12が算出した複素重み係数を信号変換器5に出力する。この複素重み係数は角周波数ビン毎に算出され、角周波数ビン毎に算出された複素重み係数を逆DFT(Discrete Fourier Transform;離散フーリエ変換)したものが、信号変換器5の各FIRフィルタ51にフィルタ係数として実装される。角周波数ビンは、DFTによって離散化される角周波数である。
The
算出部12は、法線ベクトル算出部121と、評価関数算出部122と、判定部123と、複素重み係数算出部124とを備える。以下に、各部の詳細を説明する。
The
非特許文献1に記載の理論によれば、複数音源から放射された音波による合成音場においてコンテンツを視聴すると、その合成音場内のリスニング位置における波面の法線方向に音像が定位する。算出部12は、変換先環境の音場における複数のリスニング位置それぞれで形成される合成波面の法線ベクトルの分散をできるだけ小さく保った上で、この非特許文献1に記載の理論に基づき、変換元環境のあるスピーカ3で音声信号を再生した場合のリスニング位置における波面の法線ベクトルと、変換先環境の複数のスピーカ7それぞれの位置で音声信号を再生した場合の複数のリスニング位置又はある領域内における波面の法線ベクトルとができるだけ近づくように、変換先環境の各スピーカ7に入力される音声信号に対する複素重み係数を決定する。つまり、算出部12は、音声信号A−mをスピーカ7−1〜7−Lへ出力する際に、FIRフィルタ51−1−m〜51−L−mのそれぞれに設定される、周波数領域において音声信号に乗算すべき複素重み係数を算出する。オーディオシステム100は、各スピーカ7それぞれに対応したFIRフィルタ51が周波数領域において複素重み係数を乗算した(時間領域における畳み込み演算を行った)音声信号を再生する。これによって、オーディオシステム100は、変換先環境の複数のリスニング位置又はある領域内においても、複数位置での品質をできるだけ保った上で、変換元環境のスピーカ配置で再生した場合と音像の定位方向を変えることなく、音響コンテンツを再生することができる。
According to the theory described in
変換先環境のL台のスピーカ7のうち、n番目(nは1以上L以下の整数)のスピーカ7−nの位置ベクトルをrsn=(xn,yn,zn)とし、n番目のスピーカ7に対応した複素重み係数をan(ω)とする。ωは角周波数である。変換先環境のN個(1≦N≦L)のスピーカ7から放射される音波によって得られる、位置ベクトルr=(x,y,z)の位置における音圧の和p^(r,ω)は、下記の式(1)で表すことができる。ここで、音源はすべて点音源と見なせると仮定する。
Of the
jは虚数、cは音速、tは時刻である。式(1)を変形すると、以下の式(2)が得られる。 j is an imaginary number, c is the speed of sound, and t is time. By modifying the equation (1), the following equation (2) is obtained.
なお、Re[・]は・の実部、Im[・]は・の虚部を示す。Φ(r,ω)は、N個のスピーカ7から再生された合成音場のある時刻のある位置における位相を表している。このとき、変換先環境における位置ベクトルがrp’=(xp',yp',zp')(p=1,2,3,…,P)である複数の聴取点(リスニング位置)における合成音場の波面の法線ベクトルG(rp',ω)は、以下の式(3)のように表すことができる。
Note that Re [•] indicates the real part of ・, and Im [•] indicates the imaginary part of ・. Φ (r, ω) represents the phase at a position at a certain time of the synthetic sound field reproduced from the
なお、|r=rp’は、rにrp’の値を代入すること表す。 Note that | r = rp ′ represents that the value of r p ′ is substituted for r.
法線ベクトル算出部121は、式(3)により変換先環境の各リスニング位置における合成音場の波面の法線ベクトルG(rp',ω)を算出し、算出結果を評価関数算出部122に出力する。式(3)の算出に用いる各スピーカ7の位置ベクトル及び各リスニング位置の位置ベクトルは、入力部11から入力された各スピーカ7の位置及び各リスニング位置の情報から得られる。
The normal
複数点で均質に受聴することを考えると、変換先環境の合成音場における複数点それぞれでの波面の法線ベクトルが所望の法線ベクトルと近い方向を向くという制約の下、それらの複数点での法線ベクトルの分散ができるだけ小さくなることが望ましい。そこで、位置ベクトルrp’=(xp',yp',zp')(p=1,2,3,…,P)の複数のリスニング位置における所望の法線ベクトルをFpとしたとき、複素重み係数算出部124は、以下の式(5)を制約条件として、式(4)の評価関数Jにより算出される評価値を最小化するような制約条件付き最適化を行って複素重み係数anを決定する。
Considering to listen uniformly at multiple points, under the constraint that the wavefront normal vector at each of the multiple points in the synthesized sound field of the conversion destination environment faces a direction close to the desired normal vector, those multiple points It is desirable that the variance of the normal vector at is as small as possible. Therefore, a desired normal vector at a plurality of listening positions of the position vector r p ′ = (x p ′, y p ′, z p ′) (p = 1, 2, 3, ..., P) is defined as F p . At this time, the complex weighting
式(4)の評価関数Jは、変換先環境における複数のリスニング位置それぞれでの波面の法線ベクトルの分散を算出する式である。式(5)に示す制約条件の左辺は、所望法線ベクトルFpとリスニング位置における法線ベクトルG(rp',ω)との差ベクトルの二乗ノルムを表している。p番目(p=1,2,3,…,P)のリスニング位置に対応した閾値kpは、予め設定されてもよく、ユーザーが任意に決定してもよい。 The evaluation function J of Expression (4) is an expression for calculating the variance of the normal vector of the wavefront at each of the plurality of listening positions in the conversion destination environment. The left side of the constraint condition shown in Expression (5) represents the square norm of the difference vector between the desired normal vector F p and the normal vector G (r p ′, ω) at the listening position. The threshold value k p corresponding to the p-th (p = 1, 2, 3, ..., P) listening position may be set in advance or may be arbitrarily determined by the user.
また、制約条件を下記の式(6)のようにしてもよい。 Further, the constraint condition may be expressed by the following expression (6).
ここで、[・]Tはベクトルあるいは行列の転置を表す。式(5)の左辺は、所望法線ベクトルFpとp番目のリスニング位置における法線ベクトルG(rp',ω)とがなす角の余弦を表している。p番目(p=1,2,3,…,P)のリスニング位置に対応した閾値cosθpは、予め設定されてもよく、ユーザーが任意に決定してもよい。 Here, [·] T represents transposition of a vector or a matrix. The left side of Expression (5) represents the cosine of the angle formed by the desired normal vector F p and the normal vector G (r p ′, ω) at the p-th listening position. The threshold value cos θ p corresponding to the p-th (p = 1, 2, 3, ..., P) listening position may be set in advance or may be arbitrarily determined by the user.
評価関数算出部122は、複素重み係数算出部124により逐次算出される複素重み係数を用いて法線ベクトル算出部121が算出した各リスニング位置のG(rp',ω)に基づき、上記の評価関数Jの値を算出する。
Evaluation
また、この場合、算出部12は、複素重み係数an(ω)の初期値an0(ω)を与え、再帰的に上記の評価関数Jを最小化するような最適なan(ω)を探索する。複素重み係数an(ω)の初期値an0(ω)は、ユーザーが任意に設定できる。
Further, in this case, the
判定部123は、算出部12において再帰的に複素重み係数an(ω)を算出する際に、現在の評価値と前回の評価値との差分を算出する。現在の評価値は、現在の複素重み係数an(ω)を用いて算出された各リスニング位置のG(rp',ω)に基づき、評価関数算出部122が、評価関数Jにより算出した評価値である。前回の評価値は、現在の複素重み係数an(ω)に更新される直前の複素重み係数an(ω)を用いて算出されたG(rp',ω)に基づき、評価関数算出部122が、評価関数Jにより算出した評価値である。判定部123は、差分が所定の閾値未満になったと判定した場合に、現在の複素重み係数an(ω)を、最終的な複素重み係数として決定する。なお、その閾値は、予め与えられてもよく、ユーザーが任意に決定してもよい。
The
複素重み係数算出部124は、上記の評価関数Jを最小化する最適な複素重み係数an(ω)(n=1,2,3,…,L)を逐次算出する。これによって、複数のリスニング位置で均質なリスニング環境で音響コンテンツを再生するための信号変換を実現することができる。L個のスピーカ7のうちユーザーが設定したN個のスピーカから音波を放射する場合、複素重み係数算出部124は、選択されなかった(L−N)個のスピーカ7については、複素重み係数an=0とする。これにより、例えばユーザーがN(<L)個のスピーカ7を選択した場合においても、複素重み係数an(ω)はL個算出され、評価関数が大域的な最適値に到達しなかった場合でも、明らかに不要なスピーカからは音は再生されない。
The complex weight
所望法線ベクトルを、変換元環境におけるリスニング位置での波面の法線ベクトルとする場合、法線ベクトル算出部121は、変換元環境のスピーカ位置とリスニング位置から変換元環境での波面の法線ベクトルも算出する。変換元環境のスピーカ配置における、i(i=1,2,3,…,M)番目のスピーカ3の位置ベクトルをrsi=(xsi,ysi,zsi)とすると、r=(x,y,z)における音圧pi(r,ω)は、次の式(7)のように表される。
When the desired normal vector is the normal vector of the wavefront at the listening position in the conversion source environment, the normal
jは虚数単位、cは音速、tは時刻を表す。ここで、Φ0i(r,ω)を、以下の式(8)とする。 j is an imaginary unit, c is the speed of sound, and t is time. Here, Φ 0i (r, ω) is represented by the following expression (8).
Φ0i(r,ω)は、ある時刻のある位置における位相を表す。このとき、rl=(x1,y1,z1)における波面の法線ベクトルFi(rl,ω)は以下の式(9)のように表すことができる。 Φ 0i (r, ω) represents the phase at a certain position at a certain time. At this time, the normal vector F i (r 1 , ω) of the wavefront at r 1 = (x 1 , y 1 , z 1 ) can be expressed as the following Expression (9).
なお、所望法線ベクトルを、変換元環境及び変換先環境とは異なる任意の環境における任意のリスニング位置の波面の法線ベクトルとしてもよい。式(9)により所望法線ベクトルを算出するための変換元環境又は任意の環境のスピーカ位置及びリスニング位置の情報は、入力部11により入力される。また、所望法線ベクトルは、予め定められてもよく、ユーザーが任意に決めてもよい。
The desired normal vector may be a normal vector of the wavefront at any listening position in any environment different from the conversion source environment and the conversion destination environment. Information on the speaker position and the listening position of the conversion source environment or an arbitrary environment for calculating the desired normal vector by the expression (9) is input by the
なお、以上の方法で複素重み係数を算出した場合には、振幅は補償されない。したがって、各音声チャンネルで振幅がそろうよう正規化を行うことは言うまでもない。 When the complex weighting coefficient is calculated by the above method, the amplitude is not compensated. Therefore, it goes without saying that the normalization is performed so that the amplitudes of the audio channels are the same.
図3は、信号変換係数算出装置1が実行する複素重み係数算出処理を示すフロー図である。信号変換係数算出装置1は、各音声信号A−1〜A−Mのそれぞれについて同図に示す複素重み係数算出処理を行う。
FIG. 3 is a flowchart showing the complex weight coefficient calculation process executed by the signal conversion
まず、入力部11は、変換先環境の各スピーカ7の位置、変換先環境の複数のリスニング位置、複素重み係数の初期値、及び、判定の閾値の情報を入力する(ステップS110)。評価関数算出部122は、所望法線ベクトルを取得する(ステップS120)。所望法線ベクトルは、予め算出部12に設定されてもよく、入力部11により入力されてもよい。あるいは、法線ベクトル算出部121が、入力部11により入力された変換元環境又は任意の環境における各スピーカの位置及びリスニング位置に基づいて式(9)により所望法線ベクトルを算出してもよい。
First, the
法線ベクトル算出部121は、変換先環境の各スピーカ7の位置、変換先環境のリスニング位置、及び、現在の複素重み係数を用いて、式(3)により変換先環境の各リスニング位置における合成音場の波面の法線ベクトルG(rp',ω)を算出する(ステップS130)。なお、最初の法線ベクトルG(rp',ω)の算出には、複素重み係数の初期値が用いられる。
The normal
評価関数算出部122は、法線ベクトル算出部121が算出した法線ベクトルG(rp',ω)と、ステップS120において取得した所望法線ベクトルを用いて、式(4)に示す評価関数Jにより評価値を算出する(ステップS140)。
The evaluation
判定部123は、現在の複素重み係数を用いて算出された評価値と、前回の複素重み係数を用いて算出された評価値との差分が閾値以上であるか否かを判断する(ステップS150)。判定部123は、差分が閾値以上であると判断した場合(ステップS150:YES)、複素重み係数の算出を複素重み係数算出部124に指示する。
The
複素重み係数算出部124は、複素重み係数の値を更新する(ステップS160)。例えば、複素重み係数算出部124は、複素重み係数の一部又は全ての値を変化させ、法線ベクトル算出部121に出力する。法線ベクトル算出部121は、複素重み係数算出部124が変化させた複素重み係数により法線ベクトルを算出し、算出結果を複素重み係数算出部124に出力する。複素重み係数算出部124は、算出された法線ベクトルが式(5)又は式(6)に示す制約条件を満たす場合、変化させた値を新たな複素重み係数とし、法線ベクトル算出部121に出力する。算出部12は、ステップS130からの処理を繰り返す。
The complex weight
そして、判定部123は、現在の複素重み係数を用いて算出された評価値と、前回の複素重み係数を用いて算出された評価値との差分が閾値未満であると判断した場合(ステップS150:NO)、現在の複素重み係数を出力する(ステップS170)。出力部13は、判定部123が出力した複素重み係数を信号変換係数算出装置1の外部に出力する。
When the
なお、算出部12は、以下のように、FIRフィルタ51に実装させるフィルタ列を算出し、出力部13に出力してもよい。すなわち、算出部12は、i番目(iは1以上M以下の整数)のチャンネルの音声信号A−iについて、角周波数ビンごとにN個のスピーカ7−nそれぞれに対する複素重み係数を算出する。角周波数ビンは、DFTによって離散化される角周波数である。算出部12は、算出した複素重み係数を要素として並べた複素重み係数行列ani(ω)を生成する。算出部12は、複素重み係数行列ani(ω)を逆DFTすることにより、FIRフィルタ51−n−iに実装させるフィルタ列を算出する。このようにして、算出部12は、複数のスピーカ7のそれぞれに入力される音声信号に対するフィルタ係数を算出する。算出部12は、変換元環境のすべてのチャンネルi(i=1,2,3,…,M)について複素重み係数行列を算出し、算出した結果をFIRフィルタマトリクスとして信号変換器5に実装することができる。
Note that the
上述した実施形態によれば、信号変換係数算出装置1は、音響コンテンツの制作時とは異なる環境において音響コンテンツを再生させる際に、複数のリスニング位置又はある領域で均質に近い受聴を可能とするための信号変換係数である複素重み係数を算出することができる。このとき、例えば、信号変換係数算出装置1は、音響コンテンツの制作時とは異なる環境における複数のリスニング位置又はある領域でも、制作時の環境に近い印象となるように音響コンテンツを再生させるための信号変換係数を算出することができる。
According to the above-described embodiment, the signal conversion
なお、上述の信号変換係数算出装置1は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、信号変換係数算出装置1の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、CPU及び各種メモリやOS、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
The signal conversion
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。 Further, the “computer system” also includes a homepage providing environment (or display environment) when using a WWW system.
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。 Further, the “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. Further, the "computer-readable recording medium" means to hold a program dynamically for a short time like a communication line when transmitting the program through a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system that serves as a server or a client in that case holds a program for a certain period of time. Further, the program may be for realizing a part of the functions described above, or may be a program for realizing the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system.
1…信号変換係数算出装置
3−1〜3−M、7−1〜7−L…スピーカ
5…信号変換器
11…入力部
12…算出部
13…出力部
51−1−1〜51−L−M…FIRフィルタ
52−1〜51−L…加算器
121…法線ベクトル算出部
122…評価関数算出部
123…判定部
124…複素重み係数算出部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記算出部は、複数の前記リスニング位置のそれぞれで形成される波面の法線ベクトルの分散が小さくなるように前記複素重み係数を算出する、
を備えることを特徴とする信号変換係数算出装置。 Conversion of audio signals output from the plurality of speakers so that normal vectors of wavefronts formed at a plurality of listening positions in a sound field of a reproduction environment synthesized by sound waves emitted from the plurality of speakers are close to each other. A calculation unit that calculates a complex weighting coefficient to be used for each speaker,
The calculation unit calculates the complex weighting coefficient such that the variance of the normal vector of the wavefront formed at each of the plurality of listening positions is small.
An apparatus for calculating a signal conversion coefficient, comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の信号変換係数算出装置。 The calculating unit, the arbitrary norm of the difference between the normal vector of the wavefront and the normal vector of the desired wavefront formed at each of the plurality of listening positions, the complex with the constraint that it is within a predetermined range. Calculate the weighting factor,
The signal conversion coefficient calculation device according to claim 1, wherein
ことを特徴とする請求項1に記載の信号変換係数算出装置。 The calculation unit, the angle formed by the normal vector of the wavefront and the normal vector of the desired wavefront formed at each of the plurality of listening positions, the complex weighting coefficient under the constraint that the angle is within a predetermined range. To calculate,
The signal conversion coefficient calculation device according to claim 1, wherein
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の信号変換係数算出装置。 The calculation unit calculates a normal vector of the desired wavefront based on a speaker position and a listening position in an environment different from the reproduction environment,
The signal conversion coefficient calculation device according to claim 2 or 3, characterized in that.
前記信号変換係数算出装置が複数のスピーカのそれぞれについて算出した複素重み係数に基づいて、複数の前記スピーカのそれぞれから出力させる音声信号を変換する信号変換部と、
を備えることを特徴とする信号変換装置。 A signal conversion coefficient calculation device according to any one of claims 1 to 4,
A signal conversion unit that converts an audio signal to be output from each of the plurality of speakers, based on a complex weighting coefficient calculated by the signal conversion coefficient calculation device for each of the plurality of speakers;
A signal conversion device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016103771A JP6695738B2 (en) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Signal conversion coefficient calculation device, signal conversion device, and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016103771A JP6695738B2 (en) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Signal conversion coefficient calculation device, signal conversion device, and program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017212559A JP2017212559A (en) | 2017-11-30 |
JP6695738B2 true JP6695738B2 (en) | 2020-05-20 |
Family
ID=60476790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016103771A Expired - Fee Related JP6695738B2 (en) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Signal conversion coefficient calculation device, signal conversion device, and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6695738B2 (en) |
-
2016
- 2016-05-24 JP JP2016103771A patent/JP6695738B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017212559A (en) | 2017-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7367785B2 (en) | Audio processing device and method, and program | |
US10382849B2 (en) | Spatial audio processing apparatus | |
CN104584588B (en) | The method and apparatus for audio playback is represented for rendering audio sound field | |
JP6893986B6 (en) | Voice pre-compensation filter optimized for bright and dark zones | |
WO2018008395A1 (en) | Acoustic field formation device, method, and program | |
Poletti et al. | Sound reproduction systems using variable-directivity loudspeakers | |
Gauthier et al. | Source sparsity control of sound field reproduction using the elastic-net and the lasso minimizers | |
Lecomte et al. | Cancellation of room reflections over an extended area using Ambisonics | |
Poletti et al. | Generation of half-space sound fields with application to personal sound systems | |
JP6970366B2 (en) | Sound image reproduction device, sound image reproduction method and sound image reproduction program | |
JP6741479B2 (en) | Signal conversion coefficient calculation device, signal conversion device, and program | |
JP6695738B2 (en) | Signal conversion coefficient calculation device, signal conversion device, and program | |
Thiergart et al. | Parametric spatial sound processing using linear microphone arrays | |
JP2006066988A (en) | Sound collecting method, device and program, and medium recording sound collecting program | |
WO2018066376A1 (en) | Signal processing device, method, and program | |
JP7071647B2 (en) | Sound image localization device, sound image localization method, and program | |
JP2016092562A (en) | Audio processing device and method, and program | |
JP6846822B2 (en) | Audio signal processor, audio signal processing method, and audio signal processing program | |
JP6892111B2 (en) | Direct inverse identification method and device for multi-input multi-output system, program and storage medium, multi-input multi-output reverse filter device and method | |
JP6774912B2 (en) | Sound image generator | |
JP2022125686A (en) | Object-based acoustic rendering device and program | |
Bai et al. | An integrated analysis-synthesis array system for spatial sound fields | |
JP2022016673A (en) | Synthesizer of acoustic signal and program | |
JP5737592B2 (en) | REPRODUCTION SIGNAL GENERATION DEVICE, REPRODUCTION SIGNAL GENERATION METHOD, AND PROGRAM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181026 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190402 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200327 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200422 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6695738 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |