JPWO2014034555A1 - 音声信号再生装置、方法、プログラム、及び記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
x′L(m)=w(m)xL(m) 、
x′R(m)=w(m)xR(m) (2)
と計算される。このHann窓を用いると、例えば標本点m0(ただし、0≦m0<M/4)の入力信号xL(m0)にはsin2((m0/M)π)が乗算される。そして、その次の回の読み込みではその同じ標本点がm0+M/4として、その次にはm0+M/2として、その次にはm0+(3M)/4として読み込まれる。さらに、後述するが、この窓関数を、最後に再度演算する。したがって、上述の入力信号xL(m0)にはsin4((m0/M)π)が乗算されることになる。これを窓関数として図示すると図12に示す窓関数120のようになる。この窓関数120が、1/4セグメント毎にシフトされながら合計4回加算されるので、
XR(k)=DFT(x′R(n)) (3)
次に、得られた周波数領域の音声データを、各線スペクトルについてステップS5〜S8の処理を実行する(ステップS4a,S4b)。具体的に個々の処理について説明する。なお、ここでは線スペクトル毎に相関係数を取得するなどの処理を行う例を挙げて説明するが、特許文献1に記載のように、Equivalent Rectangular Band(ERB)を用いて分割した帯域(小帯域)毎に相関係数を取得するなどの処理を実行してもよい。
xL(m)= s(m)+nL(m)、
xR(m)=αs(m)+nR(m) (8)
と表される。ここで、s(m)は左右の相関信号、nL(m)は左チャネルの音声信号から相関信号s(m)を減算したものであって(左チャネルの)無相関信号として定義できるもの、nR(m)は右チャネルの音声信号から相関信号s(m)にαを乗算したものを減算したものであって(右チャネルの)無相関信号として定義できるものである。また、αは相関信号の左右音圧バランスの程度を表す正の実数である。
x′R(m)=w(m){αs(m)+nR(m)}=αs′(m)+n′R(m)
(9)
数式(9)を離散フーリエ変換することによって、次の数式(10)を得る。ただし、S(k)、NL(k)、NR(k)はそれぞれs′(m)、n′L(m)、n′R(m)を離散フーリエ変換したものである。
XR(k)=αS(k)+NR(k) (10)
したがって、i番目の線スペクトルにおける音声信号XL (i)(k)、XR (i)(k)は、
XL (i)(k)=S(i)(k)+NL (i)(k)、
XR (i)(k)=α(i)S(i)(k)+NR (i)(k) (11)と表現される。ここで、α(i)はi番目の線スペクトルにおけるαを表す。以後、i番目の線スペクトルにおける相関信号S(i)(k)、無相関信号NL (i)(k)、NR (i)(k)をそれぞれ、
S(i)(k)=S(k)、
NL (i)(k)=NL(k)、
NR (i)(k)=NR(k) (12)
とおくこととする。
PL (i)=PS (i)+PN (i)、
PR (i)=[α(i)]2PS (i)+PN (i) (13)
と表される。ここで、PS (i)、PN (i)はi番目の線スペクトルにおけるそれぞれ相関信号、無相関信号の電力であり、
est(S(i)(k))=μ1XL (i)(k)+μ2XR (i)(k) (18)
とおくと、推定誤差εは、
ε=est(S(i)(k))−S(i)(k) (19)
と表される。ここで、est(A)はAの推定値を表すものとする。そして二乗誤差ε2が最少になるとき、εとXL (i)(k)、XR (i)(k)はそれぞれ直交するという性質を利用すると、
E[ε・XL (i)(k)]=0、E[ε・XR (i)(k)]=0 (20)
という関係が成り立つ。数式(11)、(14)、(16)〜(19)を利用すると、数式(20)から次の連立方程式が導出できる。
α(i)(1−μ1−μ2α(i))PS (i)−μ2PN (i)=0
(21)
この数式(21)を解くことによって、各媒介変数が次のように求まる。
Pest(S) (i)=(μ1+α(i)μ2)2PS (i)+(μ1 2+μ2 2)PN (i) (23)
を満たす必要があるため、この式から推定値を次式のようにスケーリングする。なお、est′(A)はAの推定値をスケーリングしたものを表す。
est(NL (i)(k))=μ3XL (i)(k)+μ4XR (i)(k) (25)
est(NR (i)(k))=μ5XL (i)(k)+μ6XR (i)(k) (26)
とおくことにより、上述の求め方と同様にして、媒介変数μ3〜μ6は、
g1 2+g2 2=1+[α(i)]2 (33)
となる。
ここで、数式(3)で説明したように、離散フーリエ変換した信号は、窓関数乗算後の信号であったため、逆変換して得られた信号y′J(m)も窓関数が乗算された状態となっている。窓関数は数式(1)に示すような関数であり、読み込みは1/4セグメント長ずつずらしながら行ったため、前述した通り、1つ前に処理したセグメントの先頭から1/4セグメント長ずつずらしながら出力バッファに加算していくことにより変換後のデータを得る。
Claims (7)
- マルチチャネルの入力音声信号を、スピーカ群によって波面合成再生方式で再生する音声信号再生装置であって、
前記マルチチャネルの入力音声信号から得た2つのチャネルの音声信号のそれぞれについて、離散フーリエ変換を施す変換部と、
該変換部で離散フーリエ変換後の2つのチャネルの音声信号について、直流成分を無視して相関信号を抽出し、さらに該相関信号から所定周波数flowより低い周波数の相関信号を抜き取る相関信号抽出部と、
前記相関信号抽出部で抜き取られた相関信号を、出力先の隣り合うスピーカ同士の音の出力の時間差が2Δx/c(ここで、Δxは前記隣り合うスピーカ同士の間隔、cは音速とする)の範囲に入るように、前記スピーカ群の一部または全部から出力する出力部と、を備えたことを特徴とする音声信号再生装置。 - 前記出力部は、前記相関信号抽出部で抜き取られた相関信号を、1つの仮想音源に割り当てて波面合成再生方式で前記スピーカ群の一部または全部から出力することを特徴とする請求項1に記載の音声信号再生装置。
- 前記出力部は、前記相関信号抽出部で抜き取られた相関信号を、前記スピーカ群の一部または全部から平面波として波面合成再生方式で出力することを特徴とする請求項1に記載の音声信号再生装置。
- 前記マルチチャネルの入力音声信号は、3以上のチャネルをもつマルチチャネル再生方式の入力音声信号であり、
前記変換部は、前記マルチチャネルの入力音声信号を2つのチャネルの音声信号にダウンミックスした後の2つのチャネルの音声信号について、離散フーリエ変換を施すことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の音声信号再生装置。 - マルチチャネルの入力音声信号を、スピーカ群によって波面合成再生方式で再生する音声信号再生方法であって、
変換部が、前記マルチチャネルの入力音声信号から得た2つのチャネルの音声信号のそれぞれについて、離散フーリエ変換を施す変換ステップと、
相関信号抽出部が、前記変換ステップで離散フーリエ変換後の2つのチャネルの音声信号について、直流成分を無視して相関信号を抽出し、さらに該相関信号から所定周波数flowより低い周波数の相関信号を抜き取る抽出ステップと、
出力部が、前記抽出ステップで抜き取られた相関信号を、出力先の隣り合うスピーカ同士の音の出力の時間差が2Δx/c(ここで、Δxは前記隣り合うスピーカ同士の間隔、cは音速とする)の範囲に入るように、前記スピーカ群の一部または全部から出力する出力ステップと、
を有することを特徴とする音声信号再生方法。 - コンピュータに、マルチチャネルの入力音声信号を、スピーカ群によって波面合成再生方式で再生する音声信号再生処理を実行させるためのプログラムであって、
前記マルチチャネルの入力音声信号から得た2つのチャネルの音声信号のそれぞれについて、離散フーリエ変換を施す変換ステップと、
該変換ステップで離散フーリエ変換後の2つのチャネルの音声信号について、直流成分を無視して相関信号を抽出し、さらに該相関信号から所定周波数flowより低い周波数の相関信号を抜き取る抽出ステップと、
該抽出ステップで抜き取られた相関信号を、出力先の隣り合うスピーカ同士の音の出力の時間差が2Δx/c(ここで、Δxは前記隣り合うスピーカ同士の間隔、cは音速とする)の範囲に入るように、前記スピーカ群の一部または全部から出力する出力ステップと、
を実行させるためのプログラム。 - 請求項6に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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