JPWO2015076149A1 - 音場再現装置および方法、並びにプログラム - Google Patents

音場再現装置および方法、並びにプログラム Download PDF

Info

Publication number
JPWO2015076149A1
JPWO2015076149A1 JP2015549084A JP2015549084A JPWO2015076149A1 JP WO2015076149 A1 JPWO2015076149 A1 JP WO2015076149A1 JP 2015549084 A JP2015549084 A JP 2015549084A JP 2015549084 A JP2015549084 A JP 2015549084A JP WO2015076149 A1 JPWO2015076149 A1 JP WO2015076149A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speaker array
drive signal
array
signal
virtual speaker
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.)
Granted
Application number
JP2015549084A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6458738B2 (ja
Inventor
祐基 光藤
祐基 光藤
誉 今
誉 今
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of JPWO2015076149A1 publication Critical patent/JPWO2015076149A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6458738B2 publication Critical patent/JP6458738B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/301—Automatic calibration of stereophonic sound system, e.g. with test microphone
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/307—Frequency adjustment, e.g. tone control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/403—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers loud-speakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/406—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/027—Spatial or constructional arrangements of microphones, e.g. in dummy heads
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/15—Aspects of sound capture and related signal processing for recording or reproduction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/01—Enhancing the perception of the sound image or of the spatial distribution using head related transfer functions [HRTF's] or equivalents thereof, e.g. interaural time difference [ITD] or interaural level difference [ILD]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/07—Synergistic effects of band splitting and sub-band processing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Abstract

本技術は、より正確に音場を再現することができるようにする音場再現装置および方法、並びにプログラムに関する。空間フィルタ適用部は、球状マイクアレイが収音することで得られた収音信号の空間周波数スペクトルに空間フィルタを適用することで、球状マイクアレイの半径よりも大きい半径の環状の仮想スピーカアレイの仮想スピーカアレイ駆動信号を得る。逆フィルタ生成部は、実スピーカアレイから仮想スピーカアレイまでの伝達関数に基づく逆フィルタを求める。逆フィルタ適用部は、仮想スピーカアレイ駆動信号の時間周波数スペクトルに逆フィルタを適用し、実スピーカアレイの実スピーカアレイ駆動信号を得る。本技術は、音場再現器に適用することができる。

Description

本技術は音場再現装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、より正確に音場を再現することができるようにした音場再現装置および方法、並びにプログラムに関する。
従来、実空間にて球状または環状のマイクアレイで収音した信号を用いて、再現空間で実空間と同様の音場を再現する技術が提案されている。
例えば、そのような技術として、コンパクトな球状マイクアレイによる収音およびスピーカアレイによる再生を可能とするものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
また、例えば任意のアレイ形状のスピーカアレイで再生可能であり、かつ予めスピーカからマイクロホンまでの伝達関数を収録し、逆フィルタを生成しておくことで個々のスピーカの特性の差を吸収することを可能とするものも提案されている（例えば、非特許文献２参照）。
Zhiyun Li et al,"Capture and Recreation of Higher Order 3D Sound Fields via Reciprocity,"Proceedings of ICAD 04-Tenth Meeting of the International Conference on Auditory Display, Sydney, 2004 伊勢史郎,"境界音場制御,"日本音響学会誌, 67巻, 11号, 2011
ところが、非特許文献１に記載の技術では、コンパクトな球状マイクアレイによる収音およびスピーカアレイによる再生が可能であるが、厳密な音場再現のためにはスピーカアレイの形状が球状または環状であり、かつスピーカが等密度の配置でなければならないという制約が求められる。
例えば図１の左側に示すように、スピーカアレイSPA11を構成する各スピーカが環状に配置されており、図中、点線で表される基準点に対して、各スピーカ同士が等密度（簡略化のため図では等角度）の配置となる場合には、厳密な音場再現が可能である。この例では、互いに隣接する任意の２つのスピーカについて、一方のスピーカおよび基準点を結ぶ直線と、他方のスピーカおよび基準点を結ぶ直線とがなす角度が一定の角度となっている。
これに対して、図中、右側に示すように正方形で等間隔に並んだスピーカからなるスピーカアレイSPA12の場合、スピーカ同士が、図中、点線で表される基準点から等密度とならないため、厳密に音場再現することができない。この例では、互いに隣接する２つのスピーカの一方および基準点を結ぶ直線と、他方のスピーカおよび基準点を結ぶ直線とがなす角度が、隣接する２つのスピーカの組ごとに異なる角度となっている。
また、モノポール音源を発するような理想スピーカアレイを想定した駆動信号が生成されるため、実際のスピーカの特性の影響で実空間の音場を正確に再現することができなかった。
さらに、非特許文献２に記載の技術では、任意のアレイ形状で再生可能であり、かつ予めスピーカからマイクロホンまでの伝達関数を収録し逆フィルタを生成しておけば、個々のスピーカの特性の差を吸収することが可能であった。一方で、予め収録された各スピーカから各マイクロホンへの伝達関数群がそれぞれ似通った性質を保つ場合、伝達関数から駆動信号を生成するための、安定した逆フィルタを求めることが困難であった。
特に図２の右側に示す、球状マイクアレイMKA11を用いた例のように、球状マイクアレイMKA11を構成するマイクロホン同士が接近している場合、正方形で等間隔に並んだスピーカからなるスピーカアレイSPA21の特定のスピーカからの全てのマイクロホンへの距離がほぼ等距離となる。そのため、逆フィルタの安定解を求めることが困難であった。
なお、図２中、左側には、スピーカアレイSPA21のスピーカからの、球状マイクアレイMKA21を構成する各マイクロホンへの距離が等距離とならず、伝達関数のばらつきが大きくなる例について示されている。この例では、スピーカアレイSPA21のスピーカからの各マイクロホンへの距離が異なるので、逆フィルタの安定解を求めることができる。しかしながら、逆フィルタの安定解を求めることができる程度に球状マイクアレイMKA21の半径を大きくすることは現実的ではない。
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より正確に音場を再現することができるようにするものである。
本技術の一側面の音場再現装置は、球状または環状のマイクアレイが収音することで得られた収音信号を、前記マイクアレイの第１の半径よりも大きい第２の半径を有する仮想スピーカアレイの駆動信号に変換する第１の駆動信号生成部と、前記仮想スピーカアレイの駆動信号を、前記仮想スピーカアレイが囲む空間の内側または外側に配置された実スピーカアレイの駆動信号に変換する第２の駆動信号生成部とを備える。
前記第１の駆動信号生成部には、前記収音信号から得られた空間周波数スペクトルに対して空間フィルタを用いたフィルタ処理を施すことで、前記収音信号を前記仮想スピーカアレイの駆動信号に変換させることができる。
音場再現装置には、前記収音信号から得られた時間周波数スペクトルを前記空間周波数スペクトルに変換する空間周波数分析部をさらに設けることができる。
前記第２の駆動信号生成部には、前記実スピーカアレイから前記仮想スピーカアレイまでの伝達関数に基づく逆フィルタを用いて、前記仮想スピーカアレイの駆動信号に対してフィルタ処理を施すことで、前記仮想スピーカアレイの駆動信号を前記実スピーカアレイの駆動信号に変換させることができる。
前記仮想スピーカアレイを球状または環状のスピーカアレイとすることができる。
本技術の一側面の音場再現方法またはプログラムは、球状または環状のマイクアレイが収音することで得られた収音信号を、前記マイクアレイの第１の半径よりも大きい第２の半径を有する仮想スピーカアレイの駆動信号に変換する第１の駆動信号生成ステップと、前記仮想スピーカアレイの駆動信号を、前記仮想スピーカアレイが囲む空間の内側または外側に配置された実スピーカアレイの駆動信号に変換する第２の駆動信号生成ステップとを含む。
本技術の一側面においては、球状または環状のマイクアレイが収音することで得られた収音信号が、前記マイクアレイの第１の半径よりも大きい第２の半径を有する仮想スピーカアレイの駆動信号に変換され、前記仮想スピーカアレイの駆動信号が、前記仮想スピーカアレイが囲む空間の内側または外側に配置された実スピーカアレイの駆動信号に変換される。
本技術の一側面によれば、より正確に音場を再現することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載された何れかの効果であってもよい。
従来の音場再現について説明する図である。 従来の音場再現について説明する図である。 本技術の音場再現について説明する図である。 本技術の音場再現の他の例について説明する図である。 音場再現器の構成例を示す図である。 実スピーカアレイ駆動信号生成処理を説明するフローチャートである。 音場再現システムの構成例を示す図である。 音場再現処理を説明するフローチャートである。 コンピュータの構成例を示す図である。
以下、図面を参照して、本技術を適用した実施の形態について説明する。
〈第１の実施の形態〉
〈本技術について〉
本技術では、実空間にて球状または環状のマイクアレイで収音した信号が用いられて、再現空間で実空間と同様の音場が再現されるように、実スピーカアレイの駆動信号が生成される。その際、マイクアレイは十分に小さくコンパクトなものが想定される。
また、実スピーカアレイの内側または外側に、球状または環状の仮想スピーカアレイが配置される。そして、第一の信号処理により、マイクアレイ収音信号から仮想スピーカアレイ駆動信号が生成される。また、第二の信号処理により、仮想スピーカアレイ駆動信号から実スピーカアレイ駆動信号が生成される。
例えば、図３に示す例では、実空間の球面波が、球状マイクアレイ１１で収音され、再現空間に正方形に配置された実スピーカアレイ１２に対して、その内側に配置された仮想スピーカアレイ１３の駆動信号から求めた駆動信号を供給することにより、実空間の音場が再現されている。
図３では、球状マイクアレイ１１は複数のマイクロホン（マイクセンサ）からなり、各マイクロホンは、所定の基準点を中心とする球の表面に配置されている。以下では、球状マイクアレイ１１を構成するスピーカが配置されている球の中心を球状マイクアレイ１１の中心とも称し、その球の半径を球状マイクアレイ１１の半径、またはセンサ半径とも称することとする。
また、実スピーカアレイ１２は複数のスピーカからなり、それらのスピーカが正方形状に並べられて配置されている。この例では、所定の基準点にいるユーザを囲むように水平面上に実スピーカアレイ１２を構成するスピーカが並べられている。
なお、実スピーカアレイ１２を構成するスピーカの配置は図３に示す例に限らず、所定の基準点を囲むように各スピーカが配置されていればよい。したがって、例えば実スピーカアレイを構成する各スピーカが部屋の天井や壁に設けられているようにしてもよい。
さらに、この例では、実スピーカアレイ１２の内側に、複数の仮想のスピーカが並べられて得られる仮想スピーカアレイ１３が配置されている。すなわち、仮想スピーカアレイ１３を構成するスピーカにより囲まれる空間の外側に実スピーカアレイ１２が配置されている。この例では、仮想スピーカアレイ１３を構成する各スピーカは、所定の基準点を中心として円形状（環状）に並べられており、それらのスピーカは図１に示したスピーカアレイSPA11と同様に、基準点に対して等密度で並ぶように配置されている。
以下では、仮想スピーカアレイ１３を構成するスピーカが配置されている円の中心を、仮想スピーカアレイ１３の中心とも称し、その円の半径を仮想スピーカアレイ１３の半径とも称することとする。
ここで、再現空間では、仮想スピーカアレイ１３の中心位置、つまり基準点は、再現空間において想定される球状マイクアレイ１１の中心位置（基準点）と同じ位置とされる必要がある。なお、仮想スピーカアレイ１３の中心位置と実スピーカアレイ１２の中心位置とは必ずしも同じ位置である必要はない。
本技術では、まず球状マイクアレイ１１で得られた収音信号から、仮想スピーカアレイ１３で実空間の音場を再現するための仮想スピーカアレイ駆動信号が生成される。仮想スピーカアレイ１３は円形状（環状）であり、その中心からみて各スピーカが等密度（等間隔）で配置されているので、正確に実空間の音場を再現することのできる仮想スピーカアレイ駆動信号が生成される。
さらに、このようにして得られた仮想スピーカアレイ駆動信号から、実スピーカアレイ１２で実空間の音場を再現するための実スピーカアレイ駆動信号が生成される。
このとき、実スピーカアレイ１２の各スピーカから、仮想スピーカアレイ１３の各スピーカまでの伝達関数から得られる逆フィルタが用いられて実スピーカアレイ駆動信号が生成される。したがって、実スピーカアレイ１２の形状を任意の形状とすることができる。
このように、本技術では、収音信号から一旦、環状または球状の仮想スピーカアレイ１３の仮想スピーカアレイ駆動信号を生成し、さらにその仮想スピーカアレイ駆動信号を実スピーカアレイ駆動信号に変換することで、実スピーカアレイ１２の形状によらず、正確に音場を再現することができる。
なお、以下では、図３に示したように実スピーカアレイ１２の内側に仮想スピーカアレイ１３が配置されている場合を例として説明するが、例えば図４に示すように実スピーカアレイ２１が、仮想スピーカアレイ２２を構成するスピーカにより囲まれる空間の内側に配置されているようにしてもよい。なお、図４において図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
図４の例では、実スピーカアレイ２１を構成する各スピーカは、所定の基準点を中心とする円上に配置されている。また、仮想スピーカアレイ２２を構成する各スピーカも所定の基準点を中心とする円上に等間隔で配置されている。
したがって、この例では上述した第一の信号処理によって、仮想スピーカアレイ２２で音場を再現するための仮想スピーカアレイ駆動信号が収音信号から生成される。また、第二の信号処理によって、仮想スピーカアレイ２２の半径よりも、より小さい半径の円上に配置されたスピーカからなる実スピーカアレイ２１で音場を再現するための実スピーカアレイ駆動信号が仮想スピーカアレイ駆動信号から生成される。
例えば、図３に示した実スピーカアレイ１２として家などの部屋の壁に設けられたスピーカアレイを想定しており、図４に示した実スピーカアレイ２１としてユーザの頭部を囲むポータブルなスピーカアレイを想定している。これらの図３および図４に示した例では、上述した第一の信号処理によって得られた仮想スピーカアレイ駆動信号を共通で使用することができる。
本技術によれば、例えば実空間において、直径が人の頭部程度の球状または環状のマイクアレイで音場を保存する収音部を備え、再現空間において、実空間と同様の音場となるよう、上記マイクアレイより直径が大きな球状または環状の仮想スピーカアレイへの駆動信号を生成する第一の駆動信号生成部を備え、上記駆動信号を、上記仮想スピーカアレイが囲む空間より内側または外側に配置された任意の形状の実スピーカアレイへ信号変換する第二の駆動信号生成部を備えるような音場再現装置を実現することができる。
そして本技術によれば、以下の効果（１）乃至効果（３）を得ることができる。
効果（１）
コンパクトな球状または環状のマイクアレイで収音した信号を、任意のアレイ形状から音場再現が可能である。
効果（２）
逆フィルタの計算の際、実録した伝達関数を使用することにより、スピーカ特性のばらつきや再現空間の反射特性を吸収した駆動信号を生成することが可能である。
効果（３）
球状または環状の仮想スピーカアレイの半径を広げることにより、伝達関数の逆フィルタを安定的に解くことが可能である。
〈音場再現器の構成例〉
次に、本技術を音場再現器に適用した場合を例として、本技術を適用した具体的な実施の形態について説明する。
図５は、本技術を適用した音場再現器の一実施の形態の構成例を示す図である。
音場再現器４１は、駆動信号生成器５１および逆フィルタ生成器５２を有している。
駆動信号生成器５１は、球状マイクアレイ１１を構成する各マイクロホン、すなわちマイクセンサが収音することで得られた収音信号に対して、逆フィルタ生成器５２で得られる逆フィルタを用いたフィルタ処理を施し、その結果得られた実スピーカアレイ駆動信号を実スピーカアレイ１２に供給し、音声を出力させる。すなわち、逆フィルタ生成器５２で生成された逆フィルタが使用されて、実際に音場再現を行うための実スピーカアレイ駆動信号が生成される。
逆フィルタ生成器５２は、入力された伝達関数に基づいて逆フィルタを生成し、駆動信号生成器５１に供給する。
ここで、逆フィルタ生成器５２に入力される伝達関数は、例えば図３に示した実スピーカアレイ１２を構成する各スピーカから仮想スピーカアレイ１３を構成する各スピーカ位置までのインパルスレスポンスとされる。
駆動信号生成器５１は、時間周波数分析部６１、空間周波数分析部６２、空間フィルタ適用部６３、空間周波数合成部６４、逆フィルタ適用部６５、および時間周波数合成部６６を有している。
また、逆フィルタ生成器５２は、時間周波数分析部７１および逆フィルタ生成部７２を有している。
以下、駆動信号生成器５１および逆フィルタ生成器５２を構成する各部について詳細に説明する。
（時間周波数分析部）
時間周波数分析部６１は、実空間の基準点に中心が合うように設置された球状マイクアレイ１１の各マイクセンサの位置Omic(p)＝［apcosθpcosφp，apsinθpcosφp，apsinφp］における収音信号s(p,t)の時間周波数情報を分析する。
但し、位置Omic(p)において、ａpはセンサ半径、つまり球状マイクアレイ１１の中心位置から、その球状マイクアレイ１１を構成する各マイクセンサ（マイクロホン）までの距離を示しており、θpはセンサ方位角を示しており、φpはセンサ仰角を示している。センサ方位角θpおよびセンサ仰角φpは、球状マイクアレイ１１の中心から見た各マイクセンサの方位角および仰角である。したがって、位置p（位置Omic(p)）は極座標で表現された球状マイクアレイ１１の各マイクセンサの位置を示している。
なお、以下では、センサ半径ａpを単にセンサ半径ａとも記すこととする。また、この実施の形態では、球状マイクアレイ１１を用いているが、水平面の音場のみが収録できる環状マイクアレイを用いても構わない。
初めに、時間周波数分析部６１は、収音信号s(p,t)から固定サイズの時間フレーム分割を行った入力フレーム信号sfr(p,n,l)を得る。そして、時間周波数分析部６１は、次式（１）に示す窓関数wana(n)を入力フレーム信号sfr(p,n,l)に乗算し、窓関数適用信号sw(p,n,l)を得る。すなわち、以下の式（２）の計算が行われて、窓関数適用信号sw(p,n,l)が算出される。
Figure 2015076149
Figure 2015076149
ここで、式（１）および式（２）において、ｎは時間インデクスを示しており、時間インデクスｎ＝0,…,Nfr-1である。また、ｌは時間フレームインデクスを示しており、時間フレームインデクスｌ＝0,…,L-1である。なお、Nfrはフレームサイズ（時間フレームのサンプル数）であり、Ｌは総フレーム数である。
また、フレームサイズNfrは、サンプリング周波数fsにおける一フレームの時間fsec相当のサンプル数Nfr（＝R(fs×fsec)、但しR()は任意の丸め関数）である。この実施の形態では、例えば一フレームの時間fsec＝0.02[s]であり、丸め関数R()は四捨五入であるが、それ以外でも構わない。さらに、フレームのシフト量はフレームサイズNfrの50％としているが、それ以外でも構わない。
さらに、ここでは窓関数としてハニング窓の平方根を用いているが、ハミング窓やブラックマンハリス窓などのその他の窓を用いるようにしてもよい。
このようにして窓関数適用信号sw(p,n,l)が得られると、時間周波数分析部６１は、以下の式（３）および式（４）を計算することで、窓関数適用信号sw(p,n,l)に対して時間周波数変換を行い、時間周波数スペクトルS(p,ω,l)を得る。
Figure 2015076149
Figure 2015076149
すなわち、式（３）の計算によりゼロ詰め信号sw’(p,q,l)が求められ、得られたゼロ詰め信号sw’(p,q,l)に基づいて式（４）が計算され、時間周波数スペクトルS(p,ω,l)が算出される。
なお、式（３）および式（４）において、Ｑは時間周波数変換に用いるポイント数を示しており、式（４）においてｉは純虚数を示している。また、ωは時間周波数インデクスを示している。ここで、Ω＝Ｑ／２＋１とすると、ω＝0,…,Ω-1である。
したがって、球状マイクアレイ１１の各マイクロホンから出力された収音信号ごとに、L×Ω個の時間周波数スペクトルS(p,ω,l)が得られる。
また、この実施の形態では、DFT（Discrete Fourier Transform）（離散フーリエ変換）による時間周波数変換を行っているが、DCT（Discrete Cosine Transform）（離散コサイン変換）やMDCT（Modified Discrete Cosine Transform）（修正離散コサイン変換）などの他の時間周波数変換を用いてもよい。
さらに、DFTのポイント数Ｑは、Nfr以上である、Nfrに最も近い２のべき乗の値としているが、それ以外のポイント数Ｑでも構わない。
時間周波数分析部６１は、以上において説明した処理で得られた時間周波数スペクトルS(p,ω,l)を、空間周波数分析部６２に供給する。
また、逆フィルタ生成器５２の時間周波数分析部７１も、実スピーカアレイ１２のスピーカから仮想スピーカアレイ１３のスピーカまでの伝達関数に対して時間周波数分析部６１と同様の処理を行って、得られた時間周波数スペクトルを逆フィルタ生成部７２に供給する。
（空間周波数分析部）
続いて空間周波数分析部６２は、時間周波数分析部６１から供給された時間周波数スペクトルS(p,ω,l)の空間周波数情報を分析する。
例えば、空間周波数分析部６２は、次式（５）を計算することで、球面調和関数Yn -m(θ,φ)による空間周波数変換を行い、空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)を得る。但し、Ｎは球面調和関数の次数であり、ｎ＝0,…,Nである。
Figure 2015076149
なお、式（５）において、Pは球状マイクアレイ１１のセンサ数、つまりマイクセンサの数を示しており、ｎは次数を示している。また、θpはセンサ方位角を示しており、φpはセンサ仰角を示しており、aは球状マイクアレイ１１のセンサ半径を示している。ωは時間周波数インデクスを示しており、ｌは時間フレームインデクスを示している。
さらに、球面調和関数Yn m(θ,φ)は、次式（６）に示すように、ルジャンドル随伴多項式Pn m(z)によって与えられる。球面調和関数の最大次数Ｎはセンサ数Pによって制限され、Ｎ＝（Ｐ＋１）２である。
Figure 2015076149
このようにして得られる空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)は、時間フレームｌに含まれている時間周波数ωの信号が空間上においてどのような波形となっているかを示しており、時間フレームｌごとにΩ×P個の空間周波数スペクトルが得られる。
空間周波数分析部６２は、以上で説明した処理により得られた空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)を空間フィルタ適用部６３に供給する。
（空間フィルタ適用部）
空間フィルタ適用部６３は、空間周波数分析部６２から供給された空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)に空間フィルタwn(a,r,ω)を適用することで、空間周波数スペクトルを、球状マイクアレイ１１のセンサ半径aより大きな半径rの環状の仮想スピーカアレイ１３の仮想スピーカアレイ駆動信号に変換する。すなわち、次式（７）が計算されて、空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)が、仮想スピーカアレイ駆動信号、すなわち空間周波数スペクトルDn m(r,ω,l)に変換される。
Figure 2015076149
なお、式（７）における空間フィルタwn(a,r,ω)は、例えば次式（８）に示されるフィルタとされる。
Figure 2015076149
さらに、式（８）におけるBn(ka)およびRn(kr)は、それぞれ次式（９）および式（１０）に示す関数とされる。
Figure 2015076149
Figure 2015076149
なお、式（９）および式（１０）において、JnおよびHnは、それぞれ球面ベッセル関数および第一種球面ハンケル関数を示す。また、Jn’およびHn’は、それぞれJnおよびHnの微分値を示している。
このように空間周波数スペクトルに空間フィルタを用いたフィルタ処理を施すことで、球状マイクアレイ１１により収音して得られた収音信号を、仮想スピーカアレイ１３で再生したときに音場が再現される仮想スピーカアレイ駆動信号へと変換することができる。
このようにして収音信号を、仮想スピーカアレイ駆動信号へと変換する処理は、時間周波数領域では行うことができないので、音場再現器４１は収音信号を空間周波数スペクトルに変換し、空間フィルタを適用する。
空間フィルタ適用部６３は、このようにして得られた空間周波数スペクトルDn m(r,ω,l)を、空間周波数合成部６４に供給する。
（空間周波数合成部）
空間周波数合成部６４は、次式（１１）の計算を行うことで、空間フィルタ適用部６３から供給された空間周波数スペクトルDn m(r,ω,l)の空間周波数合成を行い、時間周波数スペクトルDt(xvspk,ω,l)を得る。
Figure 2015076149
なお、式（１１）において、Ｎは球面調和関数Yn m(θp,φp)の次数を示しており、ｎは次数を示している。また、θpはセンサ方位角を示しており、φpはセンサ仰角を示しており、rは仮想スピーカアレイ１３の半径を示している。ωは時間周波数インデクスを示しており、xvspkは仮想スピーカアレイ１３を構成するスピーカを示すインデクスである。
空間周波数合成部６４では、仮想スピーカアレイ１３を構成する各スピーカについて、時間フレームｌごとに時間周波数の数であるΩ個の時間周波数スペクトルDt(xvspk,ω,l)が得られる。
空間周波数合成部６４は、このようにして得られた時間周波数スペクトルDt(xvspk,ω,l)を、逆フィルタ適用部６５に供給する。
（逆フィルタ生成部）
また、逆フィルタ生成器５２の逆フィルタ生成部７２は、時間周波数分析部７１から供給された時間周波数スペクトルS(x,ω,l)に基づいて逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)を求める。
時間周波数スペクトルS(x,ω,l)は、実スピーカアレイ１２から仮想スピーカアレイ１３までの伝達関数g(xvspk,xrspk,n)を時間周波数分析した結果であり、ここでは図５下段の時間周波数分析部６１で得られる時間周波数スペクトルS(p,ω,l)と区別するためにG(xvspk,xrspk,ω)と記すこととする。
なお、伝達関数g(xvspk,xrspk,n)、時間周波数スペクトルG(xvspk,xrspk,ω)、および逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)におけるxvspkは仮想スピーカアレイ１３を構成するスピーカを示すインデクスであり、xrspkは実スピーカアレイ１２を構成するスピーカを示すインデクスである。また、ｎは時間インデクスを示しており、ωは時間周波数インデクスを示している。なお、時間周波数スペクトルG(xvspk,xrspk,ω)では、時間フレームインデクスｌは省略されている。
伝達関数g(xvspk,xrspk,n)は、仮想スピーカアレイ１３の各スピーカの位置にマイクロホン（マイクセンサ）を置くことで予め測定されている。
例えば逆フィルタ生成部７２は、測定結果から逆フィルタを求めることで仮想スピーカアレイ１３から実スピーカアレイ１２までの逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)を求める。すなわち、次式（１２）の計算により、逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)が算出される。
Figure 2015076149
なお、式（１２）において、ＨおよびＧは、それぞれ逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)および時間周波数スペクトルG(xvspk,xrspk,ω)（伝達関数g(xvspk,xrspk,n)）を行列で表したものであり、（・）−１は擬似逆行列を示す。一般的に、行列のランクが低い場合には安定した解を求めることができない。
すなわち、仮想スピーカアレイ１３の半径ｒが小さいと、つまり仮想スピーカアレイ１３の中心位置（基準位置）から、仮想スピーカアレイ１３のスピーカまでの距離が短いと、各伝達関数g(xvspk,xrspk,n)の特性のばらつきが小さくなる。そうすると、行列のランクが低くなり、安定した解を求めることができなくなる。そこで、安定解を求めることが可能な球状または環状の仮想スピーカの半径ｒを予め求めておく。
このとき、安定解を求めることができるように、すなわち正確な逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)を得ることができるように、少なくとも仮想スピーカアレイ１３の半径ｒは、球状マイクアレイ１１のセンサ半径ａよりも大きい値となるように定められるものとする。
伝達関数g(xvspk,xrspk,n)から逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)を求めておけば、逆フィルタを用いたフィルタ処理により、仮想スピーカアレイ１３により音場を再現するための仮想スピーカアレイ駆動信号を、任意の形状の実スピーカアレイ１２の実スピーカアレイ駆動信号へと変換することができる。
逆フィルタ生成部７２は、このようにして得られた逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)を逆フィルタ適用部６５に供給する。
（逆フィルタ適用部）
逆フィルタ適用部６５は、空間周波数合成部６４から供給された時間周波数スペクトルDt(xvspk,ω,l)に、逆フィルタ生成部７２から供給された逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)を適用し、逆フィルタ信号Di(xrspk,ω,l)を得る。すなわち、逆フィルタ適用部６５は、次式（１３）の計算を行って、フィルタ処理により逆フィルタ信号Di(xrspk,ω,l)を算出する。この逆フィルタ信号は、音場を再現するための実スピーカアレイ駆動信号の時間周波数スペクトルである。逆フィルタ適用部６５では、実スピーカアレイ１２を構成する各スピーカについて、時間フレームｌごとに時間周波数の数であるΩ個の逆フィルタ信号Di(xrspk,ω,l)が得られる。
Figure 2015076149
逆フィルタ適用部６５は、このようにして得られた逆フィルタ信号Di(xrspk,ω,l)を時間周波数合成部６６に供給する。
（時間周波数合成部）
時間周波数合成部６６は、次式（１４）の計算を行うことで、逆フィルタ適用部６５から供給された逆フィルタ信号Di(xrspk,ω,l)、すなわち時間周波数スペクトルの時間周波数合成を行い、出力フレーム信号d’(xrspk,n,l)を得る。
Figure 2015076149
なお、式（１４）におけるD’(xrspk,ω,l)は、次式（１５）により得られるものである。
Figure 2015076149
また、ここではIDFT（Inverse Discrete Fourier Transform）（逆離散フーリエ変換）を用いる例について説明しているが、時間周波数分析部６１で使用した変換の逆変換に相当するものを用いればよい。
さらに、時間周波数合成部６６は、得られた出力フレーム信号d’(xrspk,n,l)に、窓関数wsyn(n)を乗算し、オーバーラップ加算を行うことでフレーム合成を行う。例えば、次式（１６）に示される窓関数wsyn(n)が用いられて、式（１７）の計算によりフレーム合成が行われて、出力信号d(xrspk,t)が求められる。
Figure 2015076149
Figure 2015076149
なお、ここでは、時間周波数分析部６１で用いた窓関数と同じものを用いているが、ハミング窓などのその他の窓の場合は矩形窓で構わない。
また、式（１７）において、dprev(xrspk,n+lN)およびdcurr(xrspk,n+lN)は、どちらも出力信号d(xrspk,t)を示しているが、dprev(xrspk,n+lN)は更新前の値を示し、dcurr(xrspk,n+lN)は更新後の値を示している。
時間周波数合成部６６は、このようにして得られた出力信号d(xrspk,t)を、実スピーカアレイ駆動信号として音場再現器４１の出力とする。
以上のように、音場再現器４１によれば、より正確に音場を再現することができる。
〈実スピーカアレイ駆動信号生成処理の説明〉
次に、以上において説明した音場再現器４１により行われる処理の流れについて説明する。音場再現器４１は、伝達関数と収音信号が供給されると、収音信号を実スピーカアレイ駆動信号へと変換して出力する実スピーカアレイ駆動信号生成処理を行う。
以下、図６のフローチャートを参照して音場再現器４１による実スピーカアレイ駆動信号生成処理について説明する。なお、逆フィルタ生成器５２による逆フィルタの生成は予め行われてもよいが、ここでは実スピーカアレイ駆動信号の生成時に逆フィルタが生成されるものとして説明を続ける。
ステップＳ１１において、時間周波数分析部６１は球状マイクアレイ１１から供給された収音信号s(p,t)の時間周波数情報を分析する。
具体的には、時間周波数分析部６１は収音信号s(p,t)に対して時間フレーム分割を行い、その結果得られた入力フレーム信号sfr(p,n,l)に窓関数wana(n)を乗算し、窓関数適用信号sw(p,n,l)を算出する。
また、時間周波数分析部６１は、窓関数適用信号sw(p,n,l)に対して時間周波数変換を行い、その結果得られた時間周波数スペクトルS(p,ω,l)を空間周波数分析部６２に供給する。すなわち、式（４）の計算が行われて時間周波数スペクトルS(p,ω,l)が算出される。
ステップＳ１２において、空間周波数分析部６２は、時間周波数分析部６１から供給された時間周波数スペクトルS(p,ω,l)に対して空間周波数変換を行い、その結果得られた空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)を空間フィルタ適用部６３に供給する。
具体的には、空間周波数分析部６２は式（５）を計算することで、時間周波数スペクトルS(p,ω,l)を空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)に変換する。
ステップＳ１３において、空間フィルタ適用部６３は、空間周波数分析部６２から供給された空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)に空間フィルタwn(a,r,ω)を適用する。
すなわち、空間フィルタ適用部６３は式（７）を計算することで、空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)に対して、空間フィルタwn(a,r,ω)を用いたフィルタ処理を施し、その結果得られた空間周波数スペクトルDn m(r,ω,l)を空間周波数合成部６４に供給する。
ステップＳ１４において、空間周波数合成部６４は、空間フィルタ適用部６３から供給された空間周波数スペクトルDn m(r,ω,l)の空間周波数合成を行い、その結果得られた時間周波数スペクトルDt(xvspk,ω,l)を逆フィルタ適用部６５に供給する。すなわち、ステップＳ１４では、式（１１）の計算が行われて、時間周波数スペクトルDt(xvspk,ω,l)が求められる。
ステップＳ１５において、時間周波数分析部７１は、供給された伝達関数g(xvspk,xrspk,n)の時間周波数情報を分析する。具体的には、時間周波数分析部７１は、伝達関数g(xvspk,xrspk,n)に対してステップＳ１１における処理と同様の処理を行い、その結果得られた時間周波数スペクトルG(xvspk,xrspk,ω)を逆フィルタ生成部７２に供給する。
ステップＳ１６において、逆フィルタ生成部７２は、時間周波数分析部７１から供給された時間周波数スペクトルG(xvspk,xrspk,ω)に基づいて逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)を算出し、逆フィルタ適用部６５に供給する。例えばステップＳ１６では、式（１２）の計算が行われ、逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)が算出される。
ステップＳ１７において、逆フィルタ適用部６５は、空間周波数合成部６４から供給された時間周波数スペクトルDt(xvspk,ω,l)に対して、逆フィルタ生成部７２から供給された逆フィルタH(xvspk,xrspk,ω)を適用し、その結果得られた逆フィルタ信号Di(xrspk,ω,l)を時間周波数合成部６６に供給する。例えば、ステップＳ１７では式（１３）の計算が行われ、フィルタ処理により逆フィルタ信号Di(xrspk,ω,l)が算出される。
ステップＳ１８において、時間周波数合成部６６は、逆フィルタ適用部６５から供給された逆フィルタ信号Di(xrspk,ω,l)の時間周波数合成を行う。
具体的には、時間周波数合成部６６は式（１４）の計算を行って、逆フィルタ信号Di(xrspk,ω,l)から出力フレーム信号d’(xrspk,n,l)を算出する。さらに時間周波数合成部６６は、出力フレーム信号d’(xrspk,n,l)に窓関数wsyn(n)を乗算して式（１７）の計算を行い、フレーム合成により出力信号d(xrspk,t)を算出する。時間周波数合成部６６は、このようにして得られた出力信号d(xrspk,t)を、実スピーカアレイ駆動信号として実スピーカアレイ１２に出力し、実スピーカアレイ駆動信号生成処理は終了する。
以上のようにして音場再現器４１は、空間フィルタを用いたフィルタ処理により、収音信号から仮想スピーカアレイ駆動信号を生成し、さらに仮想スピーカアレイ駆動信号に対して逆フィルタを用いたフィルタ処理により実スピーカアレイ駆動信号を生成する。
音場再現器４１では、球状マイクアレイ１１のセンサ半径ａよりも大きい半径ｒの仮想スピーカアレイ１３の仮想スピーカアレイ駆動信号を生成し、得られた仮想スピーカアレイ駆動信号を逆フィルタを用いて実スピーカアレイ駆動信号に変換することで、実スピーカアレイ１２の形状がどのような形状であっても、より正確に音場を再現することができる。
〈第２の実施の形態〉
〈音場再現システムの構成例〉
なお、以上においては、収音信号を実スピーカアレイ駆動信号へと変換する処理を１つの装置が実行する例について説明したが、いくつかの装置からなる音場再現システムにより、収音信号を実スピーカアレイ駆動信号へと変換する処理が行われるようにしてもよい。
そのような音場再現システムは、例えば図７に示すように構成される。なお、図７において、図３または図５における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
図７に示す音場再現システム１０１は、駆動信号生成器１１１および逆フィルタ生成器５２から構成される。逆フィルタ生成器５２には、図５における場合と同様に、時間周波数分析部７１および逆フィルタ生成部７２が設けられている。
また、駆動信号生成器１１１は、無線により相互に通信を行って各種の情報等の授受を行う送信器１２１および受信器１２２から構成される。特に送信器１２１は、球面波（音声）の収音が行われる実空間に配置されており、受信器１２２は、収音された音声を再生する再現空間に配置されている。
送信器１２１は、球状マイクアレイ１１、時間周波数分析部６１、空間周波数分析部６２、および通信部１３１を有している。通信部１３１は、アンテナなどからなり、空間周波数分析部６２から供給された空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)を、無線通信により受信器１２２に送信する。
また、受信器１２２は、通信部１３２、空間フィルタ適用部６３、空間周波数合成部６４、逆フィルタ適用部６５、時間周波数合成部６６、および実スピーカアレイ１２を有している。通信部１３２は、アンテナなどからなり、無線通信により通信部１３１から送信されてきた空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)を受信して、空間フィルタ適用部６３に供給する。
〈音場再現処理の説明〉
次に、図８のフローチャートを参照して、図７に示した音場再現システム１０１により行われる音場再現処理について説明する。
ステップＳ４１において、球状マイクアレイ１１は、実空間において音声を収音し、その結果得られた収音信号を時間周波数分析部６１に供給する。
収音信号が得られると、その後、ステップＳ４２およびステップＳ４３の処理が行われるが、これらの処理は図６のステップＳ１１およびステップＳ１２の処理と同様であるので、その説明は省略する。但し、ステップＳ４３では、空間周波数分析部６２は、得られた空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)を通信部１３１に供給する。
ステップＳ４４において、通信部１３１は、空間周波数分析部６２から供給された空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)を、無線通信により受信器１２２に送信する。
ステップＳ４５において、通信部１３２は、無線通信により通信部１３１から送信されてきた空間周波数スペクトルSn m(a,ω,l)を受信して、空間フィルタ適用部６３に供給する。
空間周波数スペクトルが受信されると、その後、ステップＳ４６乃至ステップＳ５１の処理が行われるが、これらの処理は図６のステップＳ１３乃至ステップＳ１８の処理と同様であるので、その説明は省略する。但し、ステップＳ５１では、時間周波数合成部６６は、得られた実スピーカアレイ駆動信号を実スピーカアレイ１２に供給する。
ステップＳ５２において、実スピーカアレイ１２は、時間周波数合成部６６から供給された実スピーカアレイ駆動信号に基づいて音声を再生し、音場再現処理は終了する。このようにして実スピーカアレイ駆動信号に基づいて音声が再生されると、再現空間において実空間の音場が再現される。
以上のようにして音場再現システム１０１は、空間フィルタを用いたフィルタ処理により、収音信号から仮想スピーカアレイ駆動信号を生成し、さらに仮想スピーカアレイ駆動信号に対して逆フィルタを用いたフィルタ処理により実スピーカアレイ駆動信号を生成する。
このとき、球状マイクアレイ１１のセンサ半径ａよりも大きい半径ｒの仮想スピーカアレイ１３の仮想スピーカアレイ駆動信号を生成し、得られた仮想スピーカアレイ駆動信号を逆フィルタを用いて実スピーカアレイ駆動信号に変換することで、実スピーカアレイ１２の形状がどのような形状であっても、より正確に音場を再現することができる。
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどが含まれる。
図９は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
コンピュータにおいて、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１，ＲＯＭ（Read Only Memory）５０２，ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３は、バス５０４により相互に接続されている。
バス５０４には、さらに、入出力インターフェース５０５が接続されている。入出力インターフェース５０５には、入力部５０６、出力部５０７、記録部５０８、通信部５０９、及びドライブ５１０が接続されている。
入力部５０６は、キーボード、マウス、マイクロホン、撮像素子などよりなる。出力部５０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記録部５０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部５０９は、ネットワークインターフェースなどよりなる。ドライブ５１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア５１１を駆動する。
以上のように構成されるコンピュータでは、ＣＰＵ５０１が、例えば、記録部５０８に記録されているプログラムを、入出力インターフェース５０５及びバス５０４を介して、ＲＡＭ５０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
コンピュータ（ＣＰＵ５０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア５１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア５１１をドライブ５１０に装着することにより、入出力インターフェース５０５を介して、記録部５０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部５０９で受信し、記録部５０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ＲＯＭ５０２や記録部５０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
また、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
さらに、本技術は、以下の構成とすることも可能である。
（１）
球状または環状のマイクアレイが収音することで得られた収音信号を、前記マイクアレイの第１の半径よりも大きい第２の半径を有する仮想スピーカアレイの駆動信号に変換する第１の駆動信号生成部と、
前記仮想スピーカアレイの駆動信号を、前記仮想スピーカアレイが囲む空間の内側または外側に配置された実スピーカアレイの駆動信号に変換する第２の駆動信号生成部と
を備える音場再現装置。
（２）
前記第１の駆動信号生成部は、前記収音信号から得られた空間周波数スペクトルに対して空間フィルタを用いたフィルタ処理を施すことで、前記収音信号を前記仮想スピーカアレイの駆動信号に変換する
（１）に記載の音場再現装置。
（３）
前記収音信号から得られた時間周波数スペクトルを前記空間周波数スペクトルに変換する空間周波数分析部をさらに備える
（２）に記載の音場再現装置。
（４）
前記第２の駆動信号生成部は、前記実スピーカアレイから前記仮想スピーカアレイまでの伝達関数に基づく逆フィルタを用いて、前記仮想スピーカアレイの駆動信号に対してフィルタ処理を施すことで、前記仮想スピーカアレイの駆動信号を前記実スピーカアレイの駆動信号に変換する
（１）乃至（３）の何れか一項に記載の音場再現装置。
（５）
前記仮想スピーカアレイは球状または環状のスピーカアレイである
（１）乃至（４）の何れか一項に記載の音場再現装置。
（６）
球状または環状のマイクアレイが収音することで得られた収音信号を、前記マイクアレイの第１の半径よりも大きい第２の半径を有する仮想スピーカアレイの駆動信号に変換する第１の駆動信号生成ステップと、
前記仮想スピーカアレイの駆動信号を、前記仮想スピーカアレイが囲む空間の内側または外側に配置された実スピーカアレイの駆動信号に変換する第２の駆動信号生成ステップと
を含む音場再現方法。
（７）
球状または環状のマイクアレイが収音することで得られた収音信号を、前記マイクアレイの第１の半径よりも大きい第２の半径を有する仮想スピーカアレイの駆動信号に変換する第１の駆動信号生成ステップと、
前記仮想スピーカアレイの駆動信号を、前記仮想スピーカアレイが囲む空間の内側または外側に配置された実スピーカアレイの駆動信号に変換する第２の駆動信号生成ステップと
を含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
１１ 球状マイクアレイ， １２ 実スピーカアレイ， １３ 仮想スピーカアレイ， ４１ 音場再現器， ５１ 駆動信号生成器， ５２ 逆フィルタ生成器， ６１ 時間周波数分析部， ６２ 空間周波数分析部， ６３ 空間フィルタ適用部， ６４ 空間周波数合成部， ６５ 逆フィルタ適用部， ６６ 時間周波数合成部， ７１ 時間周波数分析部， ７２ 逆フィルタ生成部， １３１ 通信部， １３２ 通信部

Claims (7)

  1. 球状または環状のマイクアレイが収音することで得られた収音信号を、前記マイクアレイの第１の半径よりも大きい第２の半径を有する仮想スピーカアレイの駆動信号に変換する第１の駆動信号生成部と、
    前記仮想スピーカアレイの駆動信号を、前記仮想スピーカアレイが囲む空間の内側または外側に配置された実スピーカアレイの駆動信号に変換する第２の駆動信号生成部と
    を備える音場再現装置。
  2. 前記第１の駆動信号生成部は、前記収音信号から得られた空間周波数スペクトルに対して空間フィルタを用いたフィルタ処理を施すことで、前記収音信号を前記仮想スピーカアレイの駆動信号に変換する
    請求項１に記載の音場再現装置。
  3. 前記収音信号から得られた時間周波数スペクトルを前記空間周波数スペクトルに変換する空間周波数分析部をさらに備える
    請求項２に記載の音場再現装置。
  4. 前記第２の駆動信号生成部は、前記実スピーカアレイから前記仮想スピーカアレイまでの伝達関数に基づく逆フィルタを用いて、前記仮想スピーカアレイの駆動信号に対してフィルタ処理を施すことで、前記仮想スピーカアレイの駆動信号を前記実スピーカアレイの駆動信号に変換する
    請求項１に記載の音場再現装置。
  5. 前記仮想スピーカアレイは球状または環状のスピーカアレイである
    請求項１に記載の音場再現装置。
  6. 球状または環状のマイクアレイが収音することで得られた収音信号を、前記マイクアレイの第１の半径よりも大きい第２の半径を有する仮想スピーカアレイの駆動信号に変換する第１の駆動信号生成ステップと、
    前記仮想スピーカアレイの駆動信号を、前記仮想スピーカアレイが囲む空間の内側または外側に配置された実スピーカアレイの駆動信号に変換する第２の駆動信号生成ステップと
    を含む音場再現方法。
  7. 球状または環状のマイクアレイが収音することで得られた収音信号を、前記マイクアレイの第１の半径よりも大きい第２の半径を有する仮想スピーカアレイの駆動信号に変換する第１の駆動信号生成ステップと、
    前記仮想スピーカアレイの駆動信号を、前記仮想スピーカアレイが囲む空間の内側または外側に配置された実スピーカアレイの駆動信号に変換する第２の駆動信号生成ステップと
    を含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
JP2015549084A 2013-11-19 2014-11-11 音場再現装置および方法、並びにプログラム Active JP6458738B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013238791 2013-11-19
JP2013238791 2013-11-19
JP2014034973 2014-02-26
JP2014034973 2014-02-26
PCT/JP2014/079807 WO2015076149A1 (ja) 2013-11-19 2014-11-11 音場再現装置および方法、並びにプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2015076149A1 true JPWO2015076149A1 (ja) 2017-03-16
JP6458738B2 JP6458738B2 (ja) 2019-01-30

Family

ID=53179416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015549084A Active JP6458738B2 (ja) 2013-11-19 2014-11-11 音場再現装置および方法、並びにプログラム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10015615B2 (ja)
EP (1) EP3073766A4 (ja)
JP (1) JP6458738B2 (ja)
KR (1) KR102257695B1 (ja)
CN (1) CN105723743A (ja)
WO (1) WO2015076149A1 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9674632B2 (en) 2013-05-29 2017-06-06 Qualcomm Incorporated Filtering with binaural room impulse responses
US10477309B2 (en) 2014-04-16 2019-11-12 Sony Corporation Sound field reproduction device, sound field reproduction method, and program
GB2540175A (en) 2015-07-08 2017-01-11 Nokia Technologies Oy Spatial audio processing apparatus
US10674255B2 (en) 2015-09-03 2020-06-02 Sony Corporation Sound processing device, method and program
WO2017098949A1 (ja) * 2015-12-10 2017-06-15 ソニー株式会社 音声処理装置および方法、並びにプログラム
WO2018008396A1 (ja) * 2016-07-05 2018-01-11 ソニー株式会社 音場形成装置および方法、並びにプログラム
WO2018042791A1 (ja) 2016-09-01 2018-03-08 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法及び記録媒体
US10812927B2 (en) 2016-10-14 2020-10-20 Japan Science And Technology Agency Spatial sound generation device, spatial sound generation system, spatial sound generation method, and spatial sound generation program
JP7099456B2 (ja) * 2017-05-16 2022-07-12 ソニーグループ株式会社 スピーカアレイ、および信号処理装置
CN107415827B (zh) * 2017-06-06 2019-09-03 余姚市菲特塑料有限公司 自适应球形喇叭
CN107277708A (zh) * 2017-06-06 2017-10-20 余姚德诚科技咨询有限公司 基于图像识别的电动式扬声器
WO2019208285A1 (ja) * 2018-04-26 2019-10-31 日本電信電話株式会社 音像再現装置、音像再現方法及び音像再現プログラム
WO2021018378A1 (en) 2019-07-29 2021-02-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus, method or computer program for processing a sound field representation in a spatial transform domain
CN110554358B (zh) * 2019-09-25 2022-12-13 哈尔滨工程大学 一种基于虚拟球阵列扩展技术的噪声源定位识别方法
US20240089682A1 (en) * 2019-10-18 2024-03-14 Sony Group Corporation Signal processing device, method thereof, and program
CN111123192B (zh) * 2019-11-29 2022-05-31 湖北工业大学 一种基于圆形阵列和虚拟扩展的二维doa定位方法
WO2022010453A1 (en) * 2020-07-06 2022-01-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Cancellation of spatial processing in headphones
US11653149B1 (en) * 2021-09-14 2023-05-16 Christopher Lance Diaz Symmetrical cuboctahedral speaker array to create a surround sound environment
CN114268883A (zh) * 2021-11-29 2022-04-01 苏州君林智能科技有限公司 一种选择麦克风布放位置的方法与系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002152897A (ja) * 2000-11-14 2002-05-24 Sony Corp 音声信号処理方法、音声信号処理装置
JP2007124023A (ja) * 2005-10-25 2007-05-17 Sony Corp 音場再現方法、音声信号処理方法、音声信号処理装置
JP2014165901A (ja) * 2013-02-28 2014-09-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 音場収音再生装置、方法及びプログラム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0419346D0 (en) * 2004-09-01 2004-09-29 Smyth Stephen M F Method and apparatus for improved headphone virtualisation
JP2006324898A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Sony Corp オーディオ再生装置
EP2486561B1 (en) 2009-10-07 2016-03-30 The University Of Sydney Reconstruction of a recorded sound field
WO2012025580A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Sonicemotion Ag Method and device for enhanced sound field reproduction of spatially encoded audio input signals
EP2450880A1 (en) * 2010-11-05 2012-05-09 Thomson Licensing Data structure for Higher Order Ambisonics audio data
JP5697079B2 (ja) * 2010-11-15 2015-04-08 独立行政法人情報通信研究機構 音再現システム、音再現装置および音再現方法
US9549277B2 (en) * 2011-05-11 2017-01-17 Sonicemotion Ag Method for efficient sound field control of a compact loudspeaker array
JP5913974B2 (ja) 2011-12-28 2016-05-11 株式会社アルバック 有機ｅｌデバイスの製造装置、及び有機ｅｌデバイスの製造方法
JP5698164B2 (ja) * 2012-02-20 2015-04-08 日本電信電話株式会社 音場収音再生装置、方法及びプログラム
EP2637427A1 (en) 2012-03-06 2013-09-11 Thomson Licensing Method and apparatus for playback of a higher-order ambisonics audio signal
US20140056430A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Electronics And Telecommunications Research Institute System and method for reproducing wave field using sound bar

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002152897A (ja) * 2000-11-14 2002-05-24 Sony Corp 音声信号処理方法、音声信号処理装置
JP2007124023A (ja) * 2005-10-25 2007-05-17 Sony Corp 音場再現方法、音声信号処理方法、音声信号処理装置
JP2014165901A (ja) * 2013-02-28 2014-09-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 音場収音再生装置、方法及びプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
CN105723743A (zh) 2016-06-29
KR102257695B1 (ko) 2021-05-31
KR20160086831A (ko) 2016-07-20
WO2015076149A1 (ja) 2015-05-28
US20160269848A1 (en) 2016-09-15
EP3073766A1 (en) 2016-09-28
EP3073766A4 (en) 2017-07-05
US10015615B2 (en) 2018-07-03
JP6458738B2 (ja) 2019-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6458738B2 (ja) 音場再現装置および方法、並びにプログラム
US20040091119A1 (en) Method for measurement of head related transfer functions
KR20070072518A (ko) 소음원의 원거리-장 분석
WO2015137146A1 (ja) 音場収音装置および方法、音場再生装置および方法、並びにプログラム
JP6604331B2 (ja) 音声処理装置および方法、並びにプログラム
Bilbao et al. Incorporating source directivity in wave-based virtual acoustics: Time-domain models and fitting to measured data
WO2015159731A1 (ja) 音場再現装置および方法、並びにプログラム
Landschoot et al. Model-based Bayesian direction of arrival analysis for sound sources using a spherical microphone array
Melon et al. Evaluation of a method for the measurement of subwoofers in usual rooms
Taghizadeh et al. Enhanced diffuse field model for ad hoc microphone array calibration
US10582299B1 (en) Modeling room acoustics using acoustic waves
Vorländer Acoustic measurements
Peled et al. Objective performance analysis of spherical microphone arrays for speech enhancement in rooms
Deboy et al. Tangential intensity algorithm for acoustic centering
JP2019050492A (ja) フィルタ係数決定装置、フィルタ係数決定方法、プログラム、および音響システム
Rönkkö Measuring acoustic intensity field in upscaled physical model of ear
Sanalatii et al. Estimation of loudspeaker frequency response and directivity using the radiation-mode method
Bai et al. A two-stage noise source identification technique based on a farfield random parametric array
JP2016082414A (ja) 収音装置
JP6044043B2 (ja) 音場平面波展開方法、装置及びプログラム
Lawrence Sound source localization with the rotating equatorial microphone (REM)
Srivastava Realism in virtually supervised learning for acoustic room characterization and sound source localization
JP2017028494A (ja) 音場収音再生装置、その方法及びプログラム
WO2023000088A1 (en) Method and system for determining individualized head related transfer functions
JP2017112415A (ja) 音場推定装置、その方法及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171025

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171025

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: 20181127

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181210

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6458738

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151