KR20140132741A

KR20140132741A - 머리 전달 함수들의 선형 믹싱에 의한 머리 전달 함수 생성을 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20140132741A
Application number: KR1020147026404A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 에스. 맥그래스
Original assignee: 돌비 레버러토리즈 라이쎈싱 코오포레이션
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-11-18
Also published as: MX2014011213A; BR112014022438B1; AU2013235068B2; JP2015515185A; EP2829082B1; KR101651419B1; MX336855B; RU2591179C2; CN104205878A; EP2829082B8; US20160044430A1; WO2013142653A1; US9622006B2; BR112014022438A2; EP2829082A1; CA2866309C; RU2014137116A; JP5960851B2; AU2013235068A1; CA2866309A1

Abstract

일정 범위(예컨대, 평면에서 적어도 60도 또는 평면에서 360도의 전체 범위에 걸치는 일정 범위)내의 임의의 특정한 도달 방향에 대한 보간된 HRTF를 결정하도록 결합된 HRTF들에 대해 선형 믹싱을 수행하는 방법으로서, 결합된 HRTF들은 상당한 콤 필터링 왜곡을 도입함이 없이, 선형 믹싱이 수행될 수 있는 특성들을 갖기 위해 미리 결정된다. 몇몇 실시예들에서, 방법은: 특정한 도달 방향을 나타내는 신호에 응답하여, 특정한 도달 방향에 대해 HRTF를 결정하기 위해 결합된 HRTF 세트의 결합된 HRTF들을 나타내는 데이터에 대해 선형 믹싱을 수행하는 단계; 및 특정한 도달 방향에 대한 HRTF를 사용하여 오디오 입력 신호에 대해 HRTF 필터링을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

머리 전달 함수들의 선형 믹싱에 의한 머리 전달 함수 생성을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR HEAD-RELATED TRANSFER FUNCTION GENERATION BY LINEAR MIXING OF HEAD-RELATED TRANSFER FUNCTIONS}

본 출원은 전체가 참조문헌으로써 여기에 포함되는, 2012년 3월 23일에 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/614,610호에 대한 우선권을 청구한다.

본 발명은 보간된 머리 전달 함수들(HRTFs)을 생성하기 위해 HRTF들에 대한 보간을 수행하는 방법들 및 시스템들에 관련된다. 특히, 본 발명은 보간된 HRTF들을 결정하기 위해 결합된 HRTF들에 대해(즉, 결합된 HRTF들을 결정하는 값들에 대해) 선형 믹싱을 수행하고, 보간된 HRTF들로 필터링을 수행하고, (선형 믹싱에 의해) 특히 바람직한 방식으로 보간이 수행될 수 있는 특성들(properties)을 갖기 위해 결합된 HRTF들을 미리 결정하는 방법들 및 시스템들에 관련된다.

청구범위를 포함하는 본 명세서를 통해, 동작 "온(on)" 신호들 또는 데이터를 수행하는(예컨대, 신호들 또는 데이터를 필터링, 스케일링, 또는 변형하는) 표현은 신호들 또는 데이터에 대해, 또는 신호들 또는 데이터의 처리된 버전들(예컨대, 그것에 대한 동작의 수행 전에 예비 필터링을 겪은 신호들의 버전들(versions)에 대해) 직접적으로 그 동작을 수행함을 나타내도록 광의(broad sense)로 사용된다.

청구범위를 포함하는 본 명세서를 통해, 값들(예컨대, 머리 전달 함수들을 결정하는 계수들)의 표현 "선형 믹싱"은 값들의 선형 조합을 결정하는 것을 나타낸다. 여기에서, 보간된 HRTF를 결정하기 위해 머리 전달 함수들(HRTF들)에 대해 "선형 보간"을 수행하는 것은, 보간된 HRTF를 결정하는 값들을 결정하기 위해, HRTF들을 결정하는(그러한 값들의 선형 조합을 결정하는) 값들의 선형 믹싱을 수행하는 것을 나타낸다.

청구범위를 포함하는 본 명세서를 통해, 표현 "시스템"은 디바이스, 시스템, 또는 서브시스템을 나타내기 위해 광의로 사용된다. 예를 들어, 매핑을 구현하는 서브시스템은 매핑 시스템(또는 매퍼(mapper)), 및 매핑 시스템(또는 매퍼)으로서 또한 언급될 수 있는 그러한 서브시스템(예컨대, 서브시스템이 프로세싱 동작들 중 하나에서 사용하기 위한 전달 함수를 결정하는, 오디오 입력에 대한 다양한 타입들의 프로세싱을 수행하는 시스템)을 포함하는 시스템으로서 언급될 수 있다.

청구범위를 포함하는 본 명세서를 통해, 용어 "렌더(render)"는 오디오 신호(예컨대, 다중-채널 오디오 신호)를 하나 이상의 스피커 피드들(speaker feeds)(여기에서, 각각의 스피커 피드는 라우드스피커 또는 직렬인 증폭기 및 라우드스피커에 직접 인가될 오디오 신호임)로 변환하는 프로세스, 또는 오디오 신호를 하나 이상의 스피커 피드들로 변환하고, 하나 이상의 라우드스피커들을 사용하여 스피커 피드(들)를 소리로 변환하는 프로세스를 나타낸다. 후자의 경우에, 렌더링은 때때로, 라우드스피커(들)"에 의한" 렌더링으로 여기에서 언급된다.

청구범위를 포함하는 본 명세서를 통해, 용어 "스피커" 및 "라우드스피커"는 임의의 사운드-방출 트랜스듀서(sound-emitting transducer)를 나타내도록 동의어로 사용된다. 이 정의는 다중 트랜스듀서들(예컨대, 우퍼(woofer) 및 트위터(tweeter))로서 구현되는 라우드스피커들을 포함한다.

청구범위를 포함하는 본 명세서를 통해, 동사 "포함한다"는 "~이다 또는 포함하다"를 나타내도록 광의로 사용될 수 있고, 동사 "포함하다"의 다른 형태들은 동일한 광의로 사용된다. 예를 들어, 표현 "피드백 필터를 포함하는 필터"(또는, 표현 "피드백 필터를 포함하는 필터")는 여기에서, 피드백 필터(즉, 피드포워드 필터(feedforward filter)를 포함하지 않음)인 필터 또는 피드백 필터(및 적어도 하나의 다른 필터)를 포함하는 필터를 나타낸다.

청구범위를 포함하는 본 명세서를 통해, 용어 "버추얼라이저(virtualizer)"(또는 "버추얼라이저 시스템")는 N개의 입력 오디오 신호들(소스 위치들(source locations)의 세트로부터의 사운드를 나타냄)을 수신하고, 소스 위치들과는 상이한 출력 위치들에 위치되는 한 세트의 M개의 물리적 스피커들(예컨대, 헤드폰들 또는 라우드스피커들)에 의한 재생을 위한 M개의 출력 오디오 신호들을 생성하기 위해 결합되고 구성되는 시스템을 나타내며, 여기에서, N과 M 각각은 1보다 큰 수이다. N은 M과 같거나 다를 수 있다. 버추얼라이저는, 재생될 때, 청취자가 물리적인 스피커들의 출력 위치들보다는 오히려, 소스 위치들로부터 방출되는 것으로서 재생 신호들을 인지하도록 (소스 위치들 및 출력 위치들은 청취자에 대해 상대적임) 출력 오디오 신호들을 생성한다(또는 생성하도록 시도한다). 예를 들어, M=2 및 N=1인 경우에, 버추얼라이저는 스테레오 플레이백(stereo playback)(또는 헤드폰들에 의한 플레이백)을 위한 왼쪽 및 오른쪽 출력 신호들을 생성하기 위해 입력 신호를 업믹스(upmix)한다. 또 다른 예를 들어, M=2 및 N>3인 또 경우에, 버추얼라이저는 스테레오 플레이백을 위한 N개의 입력 신호들을 다운믹스(downmix)한다. N=M=2인 또 다른 예에서, 입력 신호들은 (청취자의 헤드 뒤) 2개의 후방 위치들(rear source locations)로부터의 사운드를 나타내고, 버추얼라이저는, 청취자가 (청취자의 헤드의 정면) 라우드스피커 위치들로부터라기보다는 (청취자의 헤드 뒤) 소스 위치들로부터 방출되는 것으로서 재생된 신호들을 인지하도록 청취자의 앞에 위치된 스테레오 확성기들에 의한 재생을 위해 두 개의 출력 오디오 신호들을 생성한다.

머리 전달 함수들("HRTFs")은, 자유 공간 내의 사운드가 인간 주체의 두 개의 귀들로 전파하는 방식을 나타내는 필터 특징들(filter characteristics)(임펄스 응답들 또는 주파수 응답들로서 나타내짐)이다. HRTF들은 사람마다 변하고, 또한, 음향파들(acoustic waves)의 도달 각도에 의존하여 변한다. 사운드 신호(x(t))에 대한 오른쪽 귀 HRTF 필터의 적용(즉, 오른쪽 귀 HRTF 임펄스 응답을 갖는 필터의 적용)은, 소스로부터 청취자의 오른쪽 귀로의 특정 도달 방향으로 전파한 후에, 청취자에 의해 인지될 수 있는, 사운드 신호를 나타내는 HRTF 필터링된 신호(x_R(t))를 생성한다. 사운드 신호(x(t))로의 왼쪽 귀 HRTF 필터의 적용(즉, 왼쪽 귀 HRTF 임펄스 응답을 갖는 필터의 적용)은, 소스로부터 청취자의 왼쪽 귀로의 특정 도달 방향으로 전파한 후에, 청취자에 의해 인지되는 것과 같이, 사운드 신호를 나타내는 HRTF 필터된 신호(x_L(t))를 생성한다.

비록 HRTF들이 종종 "임펄스 응답들"로서 여기에서 언급되지만, 각각의 그러한 HRTF는 "전송 함수", "주파수 응답", 및 "필터 응답"을 포함하는, 다른 표현들로써 대안적으로 언급된다. 하나의 HRTF는 시간 도메인에서 임펄스 응답으로서 또는 주파수 도메인에서 주파수 응답으로서 나타내질 수 있다.

방위 및 고도 각도들(Az, El)에 의해 또는 (x,y,z) 단위 벡터에 의해 도달 방향을 정의할 수 있다. 예들 들어, 도 1에서, (청취자 1의 귀들에서) 사운드의 도달 방향은 (x,y,z) 단위 벡터에 대해 정의될 수 있고, 여기에서 x 및 y 축들은 도시된 바와 같고, z 축은 도 1의 평면에 직교하며, 사운드의 도달 방향은 또한 (예컨대, 0과 같은 고도 각(El))을 갖는) 방위각(도시된 Az)에 의해 정의될 수 있다.

도 2는, x,y,z 축들이 도시된 바와 같은 (x,y,z) 단위 벡터에 의해 그리고 방위각(Az) 및 고도각(El)에 의해 정의되는, 위치(L)(예컨대, 청취자의 귀의 위치)에서 (사운드 위치(S)로부터 방출되는) 사운드의 도달 방향을 도시한다.

상이한 방향들로부터 사운드를 방출하고, 청취자의 귀들에서 응답을 캡처함으로써 개인들에 대한 HRTF들의 측정들을 행하는 것이 일반적이다. 측정들이 청취자의 고막에 가깝게 행해지거나, 차단된 외이도(ear canal)의 입구에서, 또는 종래 기술에서 잘 알려진 다른 방법들에 의해 행해질 수 있다. 측정된 HRTF 응답들은, 청취자에게 바이노럴 재료(binaural material)의 제공시에 차후에 사용될 헤드폰들의 등화(equalization)를 보상할뿐만 아니라, 측정들에서 사용되는 라우드스피커의 등화를 보상하기 위해, 다수의 방식들(또한, 기술분야에서 잘 알려져 있음)로 수정될 수 있다.

HRTF들의 통상적인 사용은, 헤드폰들을 착용하는 청취자에 대해, 3D 사운드의 일루전(illusion)을 생성하도록 의도되는 신호 프로세싱에 대한 필터 응답들로서 이다. HRTF들에 대한 다른 통상적인 사용들은 라우드스피커들을 통한 오디오 신호들의 개선된 플레이백의 생성을 포함한다. 예를 들어, 출력 오디오 신호들이 스피커들에 의해 재생될 때, 물리적인 스피커들의 위치들(여기에서, 소스 위치들 및 출력 위치들은 청취자에게 상대적임)이라기보다는 소스 위치들로부터 방출되는 것으로서 인지되도록, 출력 오디오 신호들(소스 위치들의 세트로부터 사운드를 나타내는 입력 오디오 신호들에 응답하여)을 생성하는 버추얼라이저를 실행시키기 위해 HRTF들을 사용하는 것이 통상적이다. 버추얼라이저들은 스테레오 라우드스피커들(텔레비전, PC들, iPod 도크들(docks))을 포함하는 다양한 다중-매체 디바이스들에서 구현될 수 있고, 또는 스테레오 라우드스피커들 또는 헤드폰들과 함께 사용하도록 의도된다.

가상 서라운드 사운드(virtual surround sound)는 물리적인 스피커들(예컨대, 헤드폰들 또는 라우드스피커들)보다 더 많은 사운드의 소스들이 존재한다는 인식을 생성하는 것을 도울 수 있다. 통상적으로, 정상적인 청취자가, 재생된 사운드가 마치 다수의 사운드 소스들로부터 방출하는 것처럼, 재생된 사운드를 인식하도록 하기 위해서는 적어도 2개의 스피커들이 요구된다. 청취자의 정면에 위치되는 물리적인 스피커들(예컨대, 물리적인 스피커들의 쌍)에 의해 재생될 때, (청취자들 뒤 위치들을 포함하여) 다양한 위치들 중 어느 하나에서 라우드스피커들로부터 사운드로서 청취자의 고막에서 인지되는, 오디오 신호들을 생성하기 위해, 가상 서라운드 시스템들이 HRTF들을 사용하는 것이 통상적이다.

HRTF들의 대부분 또는 모든 통상적인 사용들은 본 발명의 실시예들에서 유익하다.

실시예들의 클래스에서, 본 발명은 일정 범위(예컨대, 평면에서 적어도 60도에서 걸친 범위 또는 평면에서 360도의 전체 범위)의 임의의 특정된 도달 방향에 대해 보간된 HRTF를 결정하기 위해 결합된 HRTF들에 대해(즉, 결합된 HRTF들을 결정하는 값들에 대해) 선형 믹싱을 수행하는 방법이며, 여기에서, 결합된 HRTF들은, 선형 믹싱이 (그러한 선형 믹싱에 의해 결정되는 각각의 보간된 HRTF이 상당한 콤 필터링 왜곡(comb filtering distortion)을 나타내지 않는 크기 응답(magnitude response)을 갖는 경우) 상당한 콤 필터링 왜곡(comb filtering distortion)을 도입함이 없이 (보간된 HRTF들을 생성하기 위해) 그것에 대해 선형 믹싱이 수행될 수 있는 특성들을 갖도록 미리 결정된다.

통상적으로, 선형 믹싱은, 미리 결정된 "결합된 HRTF 세트"의 값들에 대해 수행되며, 결합된 HRTF 세트는 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 값들을 포함하고, 결합된 HRTF들 각각은 적어도 2개의 도달 방향들의 세트 중 하나에 대응한다. 통상적으로, 결합된 HRTF 세트는 작은 수의 결합된 HRTF들을 포함하고, 각각은 공간(예컨대, 평면 또는 평면의 부분) 내의 적은 수의 도달 방향들 중 상이한 방향에 대한 것이고 그 세트 내의 결합된 HRTF들에 대해 수행되는 선형 보간은 그 공간에서 임의의 특정된 도달 방향에 대한 HRTF를 결정한다. 통상적으로, 결합된 HRTF 세트는 일정 공간(예컨대, 수평 평면)에 걸치고, 특정한 각도 해상도(angular resolution)로 양자화되는, 적은 수의 도달 각도들 각각에 대해 결합된 HRTF들의 쌍(왼쪽 귀 결합된 HRTF 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF)을 포함한다. 예를 들어, 결합된 HRTF들의 세트는 30도(즉, 0, 30, 60,..., 300, 및 330도의 각도들)의 각도 분해능을 갖고, 360도 원형 주변의 12개의 도달 각도들 각각에 대해 결합된 HRTF 쌍으로 구성될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 본 발명 방법은 결합된 HRTF 세트를 차례로 결정하는 HRTF 기반 세트를 사용한다(예컨대, 결정 및 사용하는 단계들을 포함함). 예를 들어, HRTF 기반 세트는, HRTF 기반 세트가 적절한(미리 결정된) 정확도 내에서 결합된 HRTF 세트를 결정하도록, HRTF 기반 세트의 계수들을 결정하기 위해 최소 제곱 평균 피트(least-mean-squares fit), 또는 다른 피팅 프로세스를 수행함으로써 (미리 결정된 결합된 HRTF 세트로부터) 결정될 수 있다. HRTF 기반 세트는, (특정된 도달 방향에 응답하여) HRTF 기반 세트의 값들(예컨대, 계수들)의 선형 조합이 동일한 도달 방향에 응답하여 결합된 HRTF 세트에서 결합된 HRTF들의 선형 조합에 의해 결정되는 (적절한 정확도 이내로) 동일한 HRTF를 결정하는 의미에서, 결합된 HRTF 세트를 "결정한다".

본 발명의 통상적인 실시예들에서 생성 및 이용되는 결합된 HRTF들은 높은 주파수들(결합 주파수 위)에서 상당히 감소된 양이간 그룹 지연을 가지면서 낮은 주파수들(결합 주파수 아래)에서 잘 매치되는 양이간 위상 응답(왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 정상 HRTF들의 쌍에 의해 제공되는 것과 비교하여)을 여전히 제공함으로써 정상(normal) HRTF들(예컨대, 물리적으로 측정된 HRTF들)과는 상이하다. 결합 주파수는 700Hz보다 크고, 통상적으로 4kHz보다 작다. 본 발명의 통상적인 실시예들에서 생성되는(또는 사용되는) 결합된 HRTF 세트의 결합된 HRTF들은 통상적으로, (대응하는 결합된 HRTF를 생성하기 위해) 결합 주파수 위의 각각의 정상 HRTF의 위상 응답(phase response)을 의도적으로 변경함으로써 (동일한 도달 방향들에 대해) 정상 HRTF들로부터 결정된다. 이것은, 세트에서 모든 결합된 HRTF 필터들의 위상 응답들이 결합 주파수 위로 결합되도록(즉, 각각의 왼쪽 귀 결합된 HRTF와 각각의 오른쪽 귀 결합된 HRTF의 위상차가 실질적으로 결합 주파수 위의 모든 주파수들에 대해, 주파수의 함수로서 적어도 실질적으로 일정하도록, 및 바람직하게는, 세트에서 각각의 결합된 HRTF의 위상 응답이 실질적으로 결합 주파수 위의 모든 주파수들에 대해 주파수의 함수로서 적어도 실질적으로 일정하도록) 행해진다.

통상적인 실시예들에서, 본 발명 방법은:

(a) 특정한 도달 방향을 나타내는 신호(예컨대, 특정한 도달 방향을 나타내는 데이터)에 응답하여, 특정한 도달 방향에 대해 HRTF를 결정하기 위해 결합된 HRTF 세트의 결합된 HRTF들을 나타내는 데이터에 대해 선형 믹싱을 수행하는 단계(결합된 HRTF 세트가 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 값들을 포함하고, 결합된 HRTF들 각각이 적어도 2개의 도달 방향의 세트들 중 하나에 대응함);

(b) 특정한 도달 방향에 대해 HRTF를 사용하여, 오디오 입력 신호(예컨대, 하나 이상의 오디오 채널들을 나타내는 주파수 도메인 오디오 데이터, 또는 하나 이상의 오디오 채널들을 나타내는 시간 도메인 오디오 데이터)에 대해 HRTF 필터링을 수행하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 단계(a)는 특정한 도달 방향에 대해 HRTF를 결정하기 위해 HRTF 기반 세트의 계수들에 대해 선형 믹싱을 수행하는 단계를 포함하며, HRTF 기반 세트는 결합된 HRTF 세트를 결정한다.

몇몇 실시예들에서, 본 발명은 일정 범위(예컨대, 평면에서 적어도 60도에 걸친 범위, 또는 평면에서 360도의 완전 범위, 또는 3차원들에서 도달 각도들의 완전 범위) 내에서 임의의 특정한 도달 방향에 대해 HRTF를 결정하기 위해, 결합된 HRTF 세트의 결합된 HRTF들에 대해 선형 보간(즉, 선형 믹싱)을 수행하도록 구성되는 HRTF 매퍼(및 그러한 HRTF 매퍼에 의해 구현되는 매핑 방법)이다. 몇몇 실시예들에서, HRTF 매퍼는 일정 범위(예컨대, 평면에서 적어도 60도에 걸친 범위, 또는 평면에서 360도의 전체 범위, 또는 3차원들에서 도달 각도들의 전체 범위) 내에서 임의의 특정한 도달 방향에 대해 HRTF를 결정하기 위해, HRTF 기반 세트(결합된 HRTF 세트를 차례로 결정함)의 필터 계수들의 선형 믹싱을 수행하도록 구성된다.

실시예들의 한 클래스에서, 본 발명은 오디오 입력 신호(예컨대, 하나 이상의 오디오 채널들을 나타내는 주파수 도메인 오디오 데이터, 또는 하나 이상의 오디오 채널들을 나타내는 시간 도메인 오디오 데이터)에 대해 HRTF 필터링을 수행하기 위한 방법 및 시스템이다. 상기 시스템은 HRTF 매퍼(신호, 예컨대 도달 방향을 나타내는 데이터를 수신하도록 결합됨), 및 오디오 입력 신호를 수신하도록 결합되고, 도달 방향에 응답하여 HRTF 매퍼에 의해 결정된 HRTF를 사용하여 오디오 입력 신호를 필터링하도록 구성되는, HRTF 필터 서브시스템(예컨대, 스테이지(stage))을 포함한다. 예를 들어, 매퍼는 HRTF 기반 세트(결합된 HRTF 세트를 차례로 결정함)를 결정하는 데이터를 저장(또는 액세스하도록 구성됨)할 수 있고, 도달 방향에 대해 HRTF 쌍(즉, 왼쪽 귀 HRTF 및 오른쪽 귀 HRTF)을 결정하기 위해 도달 방향(예를 들면, 각도로서 또는 단위 벡터로서 특정되고, HRTF 필터 서브시스템에 어서트되는(asserted) 입력 오디오 데이터의 세트에 대응하는 도달 방향)에 의해 결정되는 방식으로 HRTF 기반 세트의 계수들의 선형 조합을 수행하도록 구성될 수 있다. HRTF 필터 서브시스템은 여기에 어서트되는 입력 오디오 데이터의 세트를 필터링하도록 구성될 수 있고, HRTF 쌍은 입력 오디오 데이터에 대응하는 도달 방향에 대해 매퍼에 의해 결정된다. 몇몇 실시예들에서, HRTF 필터 서브시스템은 버추얼라이저를 구현하고, 예컨대, 버추얼라이저는 (예컨대, 특정한 도달 방향에서 소스로부터 방출되는 사운드의 느낌을 청취자에게 제공하기 위해서, 헤드폰들을 통한 프리젠테이션(presentation)을 위해) 왼쪽 및 오른쪽 오디오 출력 채널들을 생성하기 위해 모노포닉 입력 오디오 신호(monophonic input audio signal)를 나타내는 데이터를 처리하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 버추얼라이저는 (상당한 콤 필터링 왜곡을 도입함이 없이) 결합된 HRTF들의 세트에 의해 걸치는 공간에서 도달 각도들 사이에서 부드럽게 팬(pan)되는 소스로부터 사운드를 나타내는 출력 오디오(고정된 소스로부터의 사운드를 나타내는 입력 오디오에 응답하여)를 생성하도록 구성된다.

본 발명의 실시예들의 한 클래스에 따라 결정되는 결합된 HRTF 세트를 사용하여, 입력 오디오는, 상당한 콤 필터링 왜곡을 도입함이 없이, 세트에 포함되는 결합된 HRTF들에 정확히 대응하지는 않는 각도들을 포함하여, 결합된 HRTF 세트에 의해 걸치는 공간에서 임의의 각도로부터 도달하는 것으로 나타나도록, 처리될 수 있다.

본 발명의 통상적인 실시예들은 다음의 3개의 기준들(때때로, 편의성을 위해 여기에서는 "골든 룰(Golden Rule)"로서 언급됨)을 만족시키는 결합된 HRTF들의 세트를 결정(또는 결정 및 사용)한다.

1. (선형 믹싱의 프로세스에 의해) 결합된 HRTF들의 세트로부터 생성되는 HRTF 필터들의 각각의 쌍(즉, 특정한 도달 방향에 대해 생성되는 각각의 왼쪽 귀 HRTF 및 오른쪽 귀 HRTF)의 양이간 위상 응답(inter-aural phase response)은 결합 주파수 아래의 모든 주파수들에 대해, 20%미만의 위상 에러(또는, 보다 바람직하게는, 5%미만의 위상 에러)로 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 정상 HRTF들의 대응하는 쌍의 양이간 위상 응답에 매치(match)한다. 결합 주파수는 700Hz보다 크고, 통상적으로 4kHz보다 작다. 달리 말해서, 세트로부터 생성된 왼쪽 귀 HRTF의 위상과, 세트로부터 생성된 대응하는 오른쪽 귀 HRTF의 위상 사이의 차이의 절대값은, 결합 주파수 아래의 각각의 주파수에서, 대응하는 왼쪽 귀 정상 HRTF의 위상과 대응하는 오른쪽 귀 정상 HRTF의 위상 사이의 차이의 절대값과 20%미만(또는, 더 바람직하게는, 5%미만)만큼 상이하다. 결합 주파수 위의 주파수들에서, (선형 믹싱의 프로세스에 의해) 세트로부터 생성되는 HRTF 필터들의 위상 응답은, 양이간 그룹 지연(그러한 높은 주파수들에서)이 정상 HRTF들에 비해 상당히 감소되도록, 정상 HRTF들의 행동으로부터 유도한다.

2. 도달 방향에 대해 세트(선형 믹싱의 프로세스에 의해)로부터 생성되는 각각의 HRTF 필터의 크기 응답은, (예, 도달 방향에 대해 통상적인 정상 HRTF 필터의 크기 응답에 관해 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않다는 점에서) 도달 방향에 대한 정상 HRTF들에 대해 예측된 범위 내에 있다.

3. (세트에서 결합된 HRTF들을 선형 믹싱의 프로세스에 의해 범위 내의 각각의 도달 각도에 대해 HRTF 쌍을 생성하기 위해) 믹싱 프로세스에 의해 걸쳐질 수 있는 도달 각도들의 범위는 적어도 60도(바람직하게는, 360도)이다.

본 발명의 양태는 발명 방법의 임의의 실시예를 수행하도록 구성되는 시스템이다. 몇몇 실시예들에서, 본 발명 시스템은 소프트웨어(또는 펌웨어)로 프로그램되고, 및/또는 발명 방법의 실시예를 수행하도록 구성되는, 일반적이거나 특수 용도의 프로세서(예컨대, 오디오 디지털 신호 프로세서)이거나 그것을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 발명 시스템은 구성가능한 오디오 디지털 신호 프로세서(DSP)를 적절히 구성함으로써(예컨대, 프로그래밍함으로써) 구현된다. 오디오 DSP는, 발명 방법의 실시예를 수행할 뿐만 아니라, 입력 오디오에 대한 다양한 동작들 중 어느 하나를 수행하도록, 구성가능하다(예, 적절한 소프트웨어 또는 펌웨어에 의해 프로그램가능하고, 또는 그렇지 않으면, 제어 데이터에 응답하여 구성가능함). 동작시에, 본 발명에 따르는 본 발명 방법의 실시예를 수행하도록 구성된 오디오 DSP는 적어도 하나의 입력 오디오 신호, 및 도달 방향을 나타내는 적어도 하나의 신호를 수신하도록 결합되며, DSP는 통상적으로, 본 발명 방법의 실시예에 따라 HRTF 필터링을 수행하는 것에 부가하여 상기 각각의 오디오 신호에 대해 다양한 동작을 수행한다.

본 발명의 다른 양태들은 결합된 HRTF들의 세트(예컨대, 여기에서 설명되는 골든 룰을 만족시키는 것)를 생성하는 방법들, 발명 방법의 임의의 실시예를 수행하기 위해 프로세서 또는 다른 시스템을 프로그래밍하는 코드를 (유형적인 형태로) 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체(예컨대, 디스크), 및 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터를 (유형적인 형태로) 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체(예컨대, 디스크)이고, 결합된 HRTF들의 세트는 (예컨대, 여기에서 설명되는 골든 룰을 만족시키기 위해) 본 발명의 실시예에 따라 결정된다.

본 발명은 머리 전달 함수들의 선형 믹싱에 의한 머리 전달 함수 생성을 위한 방법 및 시스템을 제공한다.

도 1은, z축이 도 1의 평면에 대해 직교하고, 방위각(Az)(고도각(El)은 0과 같음)에 대해 직교하는, (x,y,z) 단위 벡터에 의해 (청취자의 귀들에서) 사운드의 도달 방향의 정의(definition)를 도시하는 도면.
도 2는 (x,y,z) 단위 벡터에 의해, 그리고 방위각(Az)과 고도각(El)에 의해, 위치(L)에서 사운드(소스 위치(S)에서 방출됨)의 도달 방향의 정의를 도시하는 도면.
도 3은 35 및 55도 방위각들(HRTF_L(35,0)과 HRTF_R(35,0), 및 HRTF_L(55,0)과 HRTF_R(55,0))에 대한 통상적으로 결정된 HRTF 임펄스 응답들의 쌍들, 45도 방위각(HRTF_L(45,0)과 HRTF_R(45,0))에 대한 통상적으로 결정된 (측정된) HRTF 임펄스 응답들의 쌍, 및 35 및 55도 방위각들에 대한 통상적인 HRTF 임펄스 응답들을 선형으로 믹스함으로써 생성되는, 45도 방위각((HRTF_L(35,0) + HRTF_L(55,0))/2 및 (HRTF_R(35,0) + HRTF_R(55,0))/2)에 대한 합성된 HRTF 임펄스 응답들의 쌍의 플롯들(크기 대 시간)의 세트를 도시하는 도면.
도 4는 도 3의 합성된 오른쪽 귀 HRTF((HRTF_R(35,0) + HRTF_R(55,0))/2)의 주파수 응답 및 도 3의 45도 방위(HRTF_R(45,0))에 대한 진정한 오른쪽 귀 HRTF의 주파수 응답의 그래프.
도 5a는 도 3의 비합성된 35, 45, 및 55도, 오른쪽 귀 HRTF_R들의 주파수 응답들(크기 대 주파수)의 플롯을 도시하는 도면.
도 5b는 도 3의 비합성된 35, 45, 및 55도, 오른쪽 귀 HRTF_R들의 위상 응답(위상 대 주파수)의 플롯을 도시하는 도면.
도 6a은 35 및 55도 방위각들에 대한 오른쪽 귀, 결합된 HRTF들(본 발명의 실시예에 따라 생성됨)의 위상 응답들의 플롯을 도시하는 도면.
도 6b은 35 및 55도 방위각들에 대한 오른쪽 귀, 결합된 HRTF들(본 발명의 다른 실시예에 따라 생성됨)의 위상 응답들의 플롯을 도시하는 도면.
도 7은 45도 방위각(HRTF_R(45,0))에 대한 통상적으로 결정된 오른쪽 귀 HRTF의 주파수 응답(크기 대 주파수)의 플롯, 및 35 및 55도 방위각들에 대해 결합된 HRTF들(또한, 본 발명에 따라 결정됨)을 선형으로 믹싱함으로써 본 발명의 실시예에 따라 결정되는 오른쪽 귀 HRTF((HRTF^Z _R(35,0) + HRTF^Z _R(55,0)/2)의 주파수 응답의 플롯을 도시하는 도면.
도 8은 결합된 HRTF들을 결정하기 위해 본 발명의 몇몇 실시예들에서 이용되는, 가중 함수(W(k))의 그래프(크기 대 주파수를 플로팅하고, 주파수가 FFT 빈 인덱스 k(FFT bin index k)의 단위들로 표현됨).
도 9는 발명 시스템의 실시예를 도시하는 블록도.
도 10은 HRTF 매퍼(10) 및 오디오 프로세서(20)를 포함하고, 특정한 방위각(Az)에 위치되는 사운드의 느낌을 청취자에게 제공하기 위해, 헤드폰들을 통한 프리젠테이션을 위한, 모노포닉 오디오 신호를 프로세스하도록 구성되는, 발명 시스템의 실시예의 블록도.
도 11은 믹서(30)와 HRTF 매퍼(40)를 포함하는, 발명 시스템의 또 다른 실시예의 블록도.
도 12는 발명 시스템의 또 다른 실시예의 블록도.
도 13은 발명 시스템의 도 다른 실시예의 블록도.

본 발명의 많은 실시예들은 기술적으로 가능한 것이다. 본 명세서로부터 기술분야의 당업자들에게, 그것들을 구현하는 방법이 명백할 것이다. 발명 시스템, 매체, 및 방법의 실시예들은 도 3 내지 도 13을 참조하여 설명될 것이다.

여기에서, HRTF들의 "세트"는 다수의 도달 방향들에 대응하는 HRTF들의 컬렉션(collection)을 나타낸다. 참조표는 HRTF들의 세트를 저장할 수 있고, 도달 방향에 대응하는 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 HRTF들(세트에 포함됨)의 쌍을 (도달 방향을 나타내는 입력에 응답하여) 출력할 수 있다. 통상적으로, (각각의 도달 방향에 대응하는) 왼쪽 귀 HRTF 및 오른쪽 귀 HRTF는 세트로 포함된다.

(대부분 공통적으로 구현되는 방식인) 유한한 길이 임펄스 응답들로서 구현되는 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 HRTF들은 때때로 여기에서, 각각 HRTF_L(x,y,z,n) 및 HRTF_R(x,y,z,n)으로서 언급되며, (x,y,z)는 대응하는 도달 방향을 정의하는 단위 벡터를 식별하고(대안으로, HRTF들은 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 위치 좌표들(x,y,z) 대신에, 방위 및 고도 각들(Az 및 El)을 참조하여 정의됨), 0≤n≤N이고, N은 FIR 필터들의 차수(order)이고, n은 임펄스 응답 샘플수이다. 때때로, 단순화를 위해, 임펄스 응답 샘플수(n)에 대한 참조의 생략으로 인해 혼돈이 일어나지 않을 때에, 그것들(예컨대, 필터들은 HRTF_L(x,y,z) 또는 HRTF_L(Az, El)이라고 불릴 것이다)을 포함하는 임펄스 응답 샘플들을 참조하지 않고, 그러한 필터들을 나타낼 것이다.

여기에서, 표현 "정상 HRTF"는 실제 인간 대상의 머리 전달 함수(Head Related Transfer Function)를 거의 닮은 필터 응답을 나타낸다. 정상 HRTF는 본 기술에서 잘 알려진 다양한 방법들 중 어느 하나에 의해 생성될 수 있다. 본 발명의 양태는, 설명되는 특정한 방식들로 정상 HRTF들과는 상이한 새로운 형태의 HRTF(결합된 HRTF로서 여기에서 언급됨)이다.

여기에서, 표현 "HRTF 기반 세트"는 다양한 도착 방향들에 대해 HRTF들(HRTF 계수들)을 생성하기 위해 함께 선형으로 조합될 수 있는 필터 응답들(일반적으로 FIR 필터 계수들)의 콜렉션을 나타낸다. 원칙적인 성분 분석으로 통상 언급되는 방법을 포함하여, 감소된 사이즈의 필터 계수들의 세트들을 생성하는 많은 방법들이 본 기술분야에서 알려져 있다.

여기에서, 표현 "HRTF 매퍼"는 특정한 도달 방향(예컨대, 각도 또는 단위 벡터로서 특정되는 방향)에 응답하여 HRTF 임펄스 응답들의 쌍(왼쪽 귀 응답 및 오른쪽 귀 응답)을 결정하는 방법 또는 시스템을 나타낸다. HRTF 매퍼는 HRTF들의 세트를 사용함으로써 동작할 수 있고, 대응하는 도달 방향이 특정한 도달 방향에 가장 가까운 세트에서 HRTF를 선택함으로써 특정한 방향에 대한 HRTF 쌍을 결정할 수 있다. 대안으로, HRTF 매퍼는 세트에서 HRTF들 간에 보간함으로써 요청된 방향에 대해 각각의 HRTF를 결정할 수 있고, 그 보간은 요청된 방향에 가깝게 대응하는 도달 방향들을 갖는 세트의 HRTF들 사이이다. 이들 기술들 둘 모두(가장 면밀한 매치 및 보간)는 기술분야에서 잘 알려져 있다.

예를 들어, HRTF 세트는 수평 평면(El=0)에서 다수의 방향들을 포함하는, 다수의 도달 방향들에 대해 HRTF들을 나타내는 임펄스 응답 계수들의 콜렉션을 포함할 수 있다. 그 세트가 (Az=35°, El=0°) 및 (Az=55°, El=0°)에 대한 엔트리들(entries)을 포함하면, HRTF 매퍼는 어느 정도 믹스의 형태로써, (Az=45°, El=0°)에 대해 추정된 HRTF 응답을 생성할 수 있다:

(1.1)

대안으로, HRTF 매퍼는 HRTF 기반 세트로부터 필터 계수들을 함께 선형 믹싱함으로써 특정한 도달 각도에 대해 HRTF 필터들을 생성할 수 있다. 이러한 예의 보다 상세한 설명은 B-포맷 결합된 HRTF들(B-format coupled HRTFs)에 관련하여 아래의 설명에서 제공된다.

예컨대, 아래와 같이, 임펄스 응답들의 샘플 평균(sample averaging)에 의해 수식들(1.1)의 각각의 믹스 동작을 수행하는 것은 매력적이다:

(1.2)

하지만, 통상적으로 생성된 HRTF들의 (예컨대, 수식들(1.2)에서와 같이) 믹싱에 대한 샘플 선형 보간 접근법은 믹스되는 응답들(예컨대, 수식들(1.2)에서 통상적으로 결정된 응답들(HRTF_R(35,0) 및 HRTF_R(55,0))) 간의 상당한 그룹 지연 차이들의 존재로 인해 문제점들을 야기한다.

도 3은, 진정한 (측정된) 45도 방위 HRTF들의 쌍(도 3에서 HRTF_L(45,0) 및 HRTF_R(45,0))과 함께, 35 및 55도 방위각들에 대한 통상적인 정상 HRTF 임펄스 응답들(도 3에서 HRTF_L(35,0) 및 HRTF_R(35,0)인 응답들, 및 HRTF_L(55,0) 및 HRTF_R(55,0)인 응답들)을 도시한다. 도 3은 또한, 수식들 (1.2)에서 도시된 방식으로 35 및 55도 응답들을 평균화함으로써 생성되는, 합성된 45도 HRTF들의 쌍(도 3에서 (HRTF_L(35,0) + HRTF_L(55,0))/2 및 (HRTF_R(35,0) + HRTF_R(55,0))/2)을 도시한다. 도 4는 45도 방위각에 대한, 평균된 ("(HRTF_R(35,0) + HRTF_R(55,0))/2") 대 원래의 ("HRTF_R(45,0))") 오른쪽-귀 HRTF의 주파수 응답을 도시한다.

도 5a에서, (도 3의) 원래의 35, 45, 55도 HRTF_R 필터들의 주파수 응답들(크기 대 주파수)이 플로팅된다. 도 5b에서, (도 3의) 원래의 35, 45, 55도 HRTF_R 필터들의 위상 응답들(위상 대 주파수)이 플로팅된다.

도 3에 보여지는 바와 같이, HRTF_R(35,0) 및 HRTF_R(55,0) 임펄스 응답들은 (이들 임펄스 응답들 각각의 시작에서 거의 0 계수들의 시퀀스로써 나타내지는 바와 같이) 상당히 다른 지연들을 보여준다. 이들 온셋 지연들(onset delays)은 사운드가 더 먼 귀로 전파하는데 걸리는 시간에 의해 야기된다(35, 45, 55도 방위각들이, 사운드가 우선 왼쪽 귀에 도달함을 암시하기 때문에, 오른쪽 귀에 지연이 존재하고, 이 지연은 35에서 55도로 방위각이 증가함에 따라 증가할 것이다). HRTF_R(45,0) 응답은 35 및 55도 응답들(예측되는 바와 같이)의 지연들 사이의 어딘가에 있는 온셋 지연을 갖는다는 것이 도 3으로부터 명백하다. 하지만, 35 및 55도 임펄스 응답들을 평균함으로써 생성되는 응답은 원래의 45도 임펄스 응답(HRTF_R(45,0))에 대해 매우 상이한 것으로 나타난다. 도 3의 임펄스 응답 플롯들에서 아주 현저한, 이 차이는 도 4의 주파수 응답 플롯들에서 더 명백하다.

예를 들어, 35 및 55도 HRTF들을 평균함으로써 생성되는 필터 응답의 약 3.5kHz에서 도 4에 나타난 딥 노치(deep notch)가 존재한다. "정확한" 45도 HRTF(도 4에서 "HRTF_R(45,0))는 약 3.5kHz에서 노치를 갖지 않는다. 그러므로, 평균된 응답 "(HRTF_R(35,0) + HRTF_R(55,0))/2"를 생성하기 위해 수행되는 믹싱 동작이 "콤 필터링"으로서 통상 언급되는 아티팩트 도입(artifact introduction)의 예인, 노치를 바람직하게 않게 도입하였음이 명백하다. (콤 필터링 아티팩트들) 노치들이 10kHz 및 17kHz에서, (35 및 55도 HRTF들을 평균함으로써 생성되는) 합성된 필터 응답으로 도 4에 또한 나타난다는 것에 유의하자.

이 콤 필터링(코밍(combing))의 원인은 도 5b에 도시된 바와 같이, HRTF_R 필터들의 위상 응답을 시험(examining)함으로써 관찰될 수 있다. 3.5kHz에서, 오른쪽 귀에 대해 35도 HRTF가 -600도 위상 시프트를 갖는 반면에, 오른쪽 귀에 대해 55도 HRTF이 -780도 위상 시프트를 갖는다는 것이 도 5b로부터 명백하다. 35와 55도 필터들 간의 180도 위상차는, 이들 필터들(그것들이 평균될 때 일어나는 바와 같이)의 임의 합산(summation)이 3.5kHz에서 응답의 부분적인 삭제를 야기할 것을 의미한다(그래서, 도 4에 도시된 딥 노치).

HRTF 매퍼를 구현하기 위해 (상술한 평균화 방법과 같은) 선형 보간 기술들을 사용하는 것이 바람직하며, 상술한 타입의 콤 필터링(노칭(notching)) 문제점들은 상당한 어려움을 제공하는데, 왜냐하면, 결과의 노치들이 그러한 HRTF 매퍼로 생성되는 HRTF들에서 청취가능한 아티팩트들을 야기할 것이기 때문이다. HRTF 세트의 공간 해상도가 (예컨대, 보다 좋은 스케일 그리드(finer-scale grid)상에서 행해진 측정들로, 보다 큰 세트를 사용함으로써) 증가되면, 노칭 문제점들은 통상적으로, 여전히 존재한다(하지만, 보간된 응답에서 노치들은 보다 큰 주파수들에서 나타날 수 있음).

실시예들의 클래스에서, 본 발명은, 특별히 생성된 HRTF들의 작은 라이브러리(library)(세트)(예컨대, 50 미만의 HRTF들의 세트)의 HRTF들의 가중된 합을 형성함으로써, 임의의 도달 방향에 대해 HRTF들(HRTF_L 및 HRTF_R)의 쌍을 결정할 수 있는 HRTF 매퍼이다. 그 세트가 L 개의 엔트리들(d=1,...,L)을 포함하면, 매퍼는 다음과 같이 계산될 수 있다:

(1.3)

여기에서, WL 및 WR 값들은 가중 계수들(각각은 x,y,z 및 세트 인덱스(d)로써 결정되는, 특정한 도달 방향에 대한 것)의 세트들이고, IR_d(n) 계수들은 그 세트에서 임펄스 응답들이다.

HRTF들(여기에서는, "결합된 HRTF 세트")로서 언급됨)의 발명 세트에서 특별히 생성된 HRTF들(여기에서는, "결합된 HRTF들" 또는 "결합된 HRTF 필터들"로서 언급됨)은, 그 세트에서의 응답들이 임의의 도달 방향에 대해 HRTF들을 생성하기 위해 수식들(1.3)마다 선형 믹싱될 수 있도록, (예컨대, "정상" HRTF들을 수정함으로써) 인위적으로 생성된다. 결합된 HRTF들의 세트는 통상적으로, 주어진 공간(예컨대, 수평면)에 걸친 다수의 도달 각도들 각각에 대해 결합된 HRTF들의 쌍(왼쪽 귀 HRTF 및 오른쪽 귀 HRTF)을 포함하고, 특정한 각도 분해능(예컨대, 결합된 HRTF들의 세트가 360도 원형: 0, 30, 60,...,300, 330도 둘레로 30도의 각도 분해능을 갖는 도달 각도들을 나타냄)로 양자화된다. 세트에서 결합된 HRTF들은, 그것들이 세트의 도달 각들에 대해 "정상"(원래의, 예컨대, 특정된), HRTF들과는 상이하도록, 결정된다. 특히, 그것들은, 각각의 정상 HRTF의 위상 응답이 (대응하는 결합된 HRTF를 생성하도록) 특정한 결합 주파수 위로 의도적으로 변경된다는 점에서 상이하다. 보다 특별히는, 각각의 정상 HRTF의 위상 응답은, 그 세트에서 모든 결합된 HRTF 필터들의 위상 응답들이 결합 주파수 위로 결합되도록(즉, 각각의 왼쪽 귀 결합된 HRTF와 각각의 오른쪽 귀 결합된 HRTF의 위상 사이의, 양이간 위상차가, 결합 주파수보다 실질적으로 위인 모든 주파수들에 대한 주파수의 함수로서 적어도 실질적으로 일정하도록, 및 바람직하게는, 세트에서 각각의 결합된 HRTF의 위상 응답이 결합 주파수보다 실질적으로 위인 모든 주파수들에 대한 주파수의 함수로서 적어도 실질적으로 일정하도록) 의도적으로 변경된다.

결합된 HRTF 세트들의 생성은 로드 레일리(Lord Rayleigh)에 의해 제안된, 사운드 위치 추정의 듀플렉스 이론(Duplex Theory of Sound Localization)을 이용한다. 듀플렉스 이론은, HRTF들에서의 시간 지연차들이 보다 낮은 주파수들(약 1000Hz내지 약 1500Hz의 범위에서의 주파수들까지)에서 인간 청취자들에게 중요한 실마리들을 제공하고, 진폭 차이들이 보다 높은 주파수들에서 인간 청취자들에게 중요한 실마리들을 제공한다고 주장한다. 듀플렉스 이론은, 보다 높은 주파수들에서 HRTF들의 위상 또는 지연 특성들이 전체적으로 중요하지 않음을 암시하지는 않는지만, 간단히 그것들이 비교적 낮은 중요도로 되어 있다고 말하며, 진폭 차이들은 높은 주파수들에서 보다 중요하다.

결합된 HRTF 세트를 결정하기 위해, 도달 방향에 대해 결합된 HRTF들의 각각의 쌍(즉, 도달 방향에 대해 왼쪽 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들)이 동일한 도달 방향에 대해 대응하는 왼쪽 및 오른쪽 "정상" HRTF들의 양이간 위상 응답에 면밀히 매칭하는 양이간 위상 응답(주파수의 함수로서, 왼쪽 및 오른쪽 귀 필터들 간의 상대적인 위상)을 갖는, 아래 주파수인 "결합 주파수(Fc)"를 선택함으로써 시작한다. 바람직한 실시예들에서, 양이간 위상 응답들은, 각각의 결합된 HRTF의 위상이 결합 주파수 아래의 주파수들에 대해, 대응하는 "정상" HRTF의 위상의 20% 내(또는 바람직하게는, 5% 내)에 있다는 점에서 면밀히 매칭한다.

양이간 위상 응답들 간의 언급된 "면밀한 매칭"의 개념을 이해하기 위해서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 35 및 55도 결합된 HRTF_R들(HRTF^Z _R(35,0), HRTF^Z _R(55,0), HRTF^C _R(35,0), 및 HRTF^C _R(55,0))의 위상 응답들을 고려하자. (도 6a 및 도 6b에 플로팅되지 않은) 이들 결합된 HRTF들의 크기 응답들은 그것들이 결정된 것으로부터 대응하는 "정상" HRTF들(즉, 도 5a 및 도 5b의 HRTF_R(35,0) 및 HRTF_R(55,0))과 동일한 것이다(그래서, 크기 응답들은 도 5a에서 플로팅된 것들과 동일함). 대응하는 정상 HRTF로부터 결합된 HRTF_R들 각각을 결정하기 위해, 위상 응답만이 (대응하는 정상 HRTF의 위상 응답에 대해) 변경되고, 단지 (예에서, F_C=1000Hz인)결합 주파수 위이다. 이 위상 응답 수정의 결과는, 그러한 선형 믹싱에 의해 결정된 각각의 보간된 HRTF가 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖는다는 점에서) 바람직하지 않은 콤 필터 아티팩트들을 야기함이 없이, 결합된 HRTF들이 함께 선형 믹싱되도록 허용하는 것이다.

그러므로, 도 6a의 HRTF^Z _R(35,0)의 위상 응답은, 결합 주파수(F_C=1000Hz) 아래인 도 5b의 정상 HRTF_R(35,0)의 위상 응답에 면밀히 매칭하고, 도 6a의 HRTF^Z _R(55,0)의 위상 응답은 결합 주파수(F_C=1000Hz)의 위상 응답에 면밀히 매칭하고, 도 6b의 HRTF^C _R(35,0)의 위상 응답은 결합 주파수(F_C=1000Hz) 아래인 도 5b의 정상 HRTF_R(35,0)의 위상 응답에 면밀히 매칭하고, 도 6b의 HRTF^C _R(55,0)의 위상 응답은 결합 주파수(F_C=1000Hz) 아래인 도 5b의 정상 HRTF_R(35,0)의 위상 응답에 면밀히 매칭한다. 도 6a의 HRTF^Z _R(35,0) 및 HRTF^Z _R(55,0)의 위상 응답들은 결합 주파수 위인 도 5b의 정상 HRTF_R(35,0) 및 정상 HRTF_R(55,0)의 위상 응답들과는 상당히 다르고, 도 6b의 HRTF^C _R(35,0) 및 HRTF^C _R(55,0)의 위상 응답들은 결합 주파수 위인 도 5b의 정상 HRTF_R(35,0) 및 정상 HRTF_R(55,0)의 위상 응답들과는 상당히 다르다.

도 6a의 HRTF^Z _R(35,0) 및 HRTF^Z _L(55,0)의 위상 응답들은, (그것들 및 대응하는 왼쪽 귀 HRTF^Z _L(35,0) 및 HRTF^Z _L(55,0)로부터 결정되는 양이간 위상 응답들이 실질적으로 결합 주파수 위인 주파수들에서 매칭하거나 거의 매칭하도록) 결합 주파수 위인 주파수들에서 결합된다. 유사하게, 도 6b의 HRTF^C _R(35,0) 및 HRTF^C _R(55,0)의 위상 응답들은, (그들 및 대응하는 왼쪽 귀 HRTF^C _L(35,0) 및 HRTF^C _L(55,0)로부터 결정되는 양이간 위상 응답들이 실질적으로 결합 주파수 위인 주파수들에 매칭하거나 거의 매칭하도록) 결합 주파수 위인 주파수들에서 결합된다. 도 6b에서 도시된 바와 같이, HRTF^C _R(35,0) 및 HRTF^C _R(55,0)에 대해 플로팅된 위상 응답들은 약 90도 이상만큼 서로로부터 벗어나지 않으며, 이것을 위상 응답들의 면밀한 "매칭"으로 고려하는데, 왜냐하면, 이 매칭이, 이들 결합된 필터들이 상당한 코밍(combing)을 야기함이 없이 함께 선형으로 믹스될 수 있음을 보장하기 때문이다.

도 7은, 도 6a의 HRTF^Z _R(35,0) 및 HRTF^Z _R(55,0)을 선형으로 믹스함으로써 본 발명의 실시예에 따라 결정되는 오른쪽 귀 HRTF(HRT^FZ_R(35,0) + HRTF^Z _R(55,0)/2)의 주파수 응답의 플롯 및 도 5b의 통상적으로 결정된 (정규) 오른쪽 귀 HRTF_R(45,0)의 주파수 응답(크기 대 주파수)의 플롯이다. 선형 믹싱은 HRTF^Z _R(35,0) 및 HRTF^Z _R(55,0)를 부가함으로써, 그리고 2로써 그 합을 나눔으로써 수행된다. 도 7에 나타내지는 바와 같이, 발명의 오른쪽 귀 HRTF(HRTF^Z _R(35,0) + HRTF^Z _R(55,0)/2)는 콤 필터 아티팩트들이 부족하다.

도 6a에서, HRTF^Z _R(35,0) 및 HRTF^Z _R(55,0) 위상 플롯들은 이들 결합된 HRTF들의 "0-연장된(zero-extended)" 위상 응답을 도시한다. 유사하게, 도 6b은 HRTF^C _R(35,0) 및 HRTF^C _R(55,0) 필터들의 위상을 도시하며, (1kHz 결합 주파수 위인) 상기 위상은 (실질적으로 결합 주파수 위인 주파수들에서) 일정한 위상에 대해 부드럽게 크로스페이드(crossfade)하도록 수정된다.

결합된 HRTF들은 다양한 방법들에 의해 본 발명에 따라 생성될 수 있다. 한 가지 바람직한 방법은 정상 HRTF 쌍(즉, 더미 헤드(dummy head) 또는 실제 대상으로부터 측정되거나, 적절한 HRTF들을 생성하기 위한 임의의 통상적인 방법으로부터 생성되는 왼쪽/오른쪽 귀 HRTF들)을 취함으로써, 및 (결합 주파수 위인) 높은 주파수들에서 정상 HRTF들의 위상 응답을 수정함으로써 작용한다.

다음으로, 본 발명에 따라 정상 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 HRTF들의 쌍으로부터, 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 쌍을 결정하는 방법들의 예들을 설명한다.

이들 예시적인 방법들을 구현하는데 있어, 정상 HRTF들의 위상 응답의 수정은, 각각의 원래의 (정상) HRTF의 위상 응답에 대해 동작하는, k가 주파수를 나타내는 인덱스(예컨대, FFT 빈 인덱스)인, 주파수-도메인 가중 함수(때때로, 가중 벡터로서 언급됨)를 사용함으로써 달성될 수 있다. 가중 함수(W(k))는 예컨대 도 8에 도시된 타입의 부드러운 곡선이다. 정상 HRTF들이 길이 K의 빠른 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)을 사용할 때 동작되는 통상적인 경우에서, FFT 빈 인덱스(k)는 주파수, 즉 f= k x F_S/K에 대응하고, F_S는 디지털 신호의 샘플링 주파수이다. 예컨대, 가중 함수의 도 8에서, 주파수 빈 인덱스들(k₁, k₂)이 1kHz 및 2kHz의 주파수들에 대응하면, 결합 주파수(F_C)는 F_C=1kHz이고, k₁

1000 x K/F_S이고, k₂

2000 x K/F_S이다.

정상 HRTF들(즉, 세트에서 도달 방향들 각각에 대해 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 정상 HRTF들의 쌍)에 응답하여, 결합된 HRTF 세트의 결합된 HRTF들(즉, 도달 방향들의 세트에서 각각의 도달 방향에 대해 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 쌍)을 결정하는 본 발명 방법의 실시예들의 클래스에서, 상기 방법은 아래의 단계들을 포함한다:

1. 길이 K의 고속 푸리에 변환을 사용하여, 정상 HRTF들(HRTF_L(x,y,z,n) 및 HRTF_R(x,y,z,n))의 각각의 쌍을 주파수 응답들의 쌍(FR_L(k) 및 FR_R(k))으로 변환시키는 단계로서, 여기에서 k는 주파수

(여기에서, -N/2≤k≤N/2이고, F_S는 샘플링 레이트임)에서 중심에 있는, 주파수 빈들의 정수 인덱스이고;

2. 이후,

가 되도록, 크기 및 위상 성분들(M_L, M_R, P_L, P_R)을 결정하는 단계; 위상 성분들(P_L,P_R)은 (π보다 큰 임의의 불일치들이 예컨대, 통상적인 매트랩(Matlab) "언랩(unwrap)" 함수를 사용하여, 벡터의 샘플들에 대해 2π의 정수배들을 부가함으로써 제거되도록) 언랩되고;

3. 정상 HRTF 쌍이 (y>0이 되도록) 왼쪽 반구에 놓이는 도달 방향에 대응하면, FR'_L 및 FR'_R를 계산하기 위해 다음 단계들을 수행하고:

(a) 수정된 위상 벡터 P'(k) = (P_R(k) - P_L(k)) x W(k)를 계산하는 단계, W(k)는 상기 규정된 가중 함수이고; 및

(b) 이후, 다음과 같이 FR'_L 및 FR'_R를 계산하는 단계:

4. 정상 HRTF 쌍이 (y<0이 되도록) 오른쪽 반구에 놓이는 도달 방향에 대응하면, 다음 단계들을 수행하고:

(a) 수정된 위상 벡터 P'(k) = (P_L(k) - P_R(k)) x W(k)를 계산하는 단계; 및

(b) 이후, 이하와 같이 FR'_L 및 FR'_R를 계산하는 단계:

5. 정상 HRTF 쌍이 (y=0이 되도록) 중간 평면에 놓이는 도달 방향에 대응하면, 먼 귀 응답(far-ear response)의 위상을 변경할 필요가 없으며, 그래서 우리가 간단히 아래 수식을 계산한다.

6. 마지막으로, 이하와 같이 결합된 HRTF들(두개의 결합된 HRTF들 모두에 g 개의 샘플들의 여분 벌크 지연(extra bulk delay)을 부가)을 계산하기 위해 역푸리에 변환을 사용하는 단계:

단계 3(또는 단계 4)에서 위상 응답에 대해 행해지는 수정은 종종, 원래 원인이었던 HRTF FIR 필터가 원인(causal) FIR 필터로 변형될 수 있도록, 최종 임펄스 응답들의 약간의 시간-스미어링(time-smearing)을 야기한다. 이 시간-스미어링에 대해 보호하기 위해, 부가된 벌크 지연은 단계 6에서 구현되는 바와 같이, 왼쪽 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF 필터들 둘 모두에서 필요할 수 있다. g의 통상적인 값은 g=48이다.

단계 1 내지 단계 6을 참조하여 위에서 기술되는 프로세스는, 결합된 HRTF 세트에서 각각의 결합된 HRTF^Z _L 필터 및 각각의 결합된 HRTF^Z _R 필터를 생성하기 위해, 정상 HRTF_L 및 HRTF_R 필터들의 각 쌍에 대해 반복되어야 한다. 설명한 프로세스에 대해 변형들이 행해질 수 있다.

예를 들어, 위의 단계 3(b)은 보존되는 원래의 왼쪽 채널 위상 응답(original Left channel response)을 도시하며, 반면에, 오른쪽 채널 응답은 왼쪽 위상 플러스 수정된 오른쪽-왼쪽 위상차를 사용하여 생성된다. 변형으로서, 단계 3(b)에서의 수식은 아래 수식으로 수정된다:

(1.4)

이 경우에, 원래 왼쪽 귀 HRTF의 위상 응답은 완전히 무시되고, 새로운 오른쪽 귀 HRTF가 수정된 오른쪽-왼쪽 위상차로 전해진다.

기술된 방법의 또 다른 변형은 왼쪽 및 오른쪽 귀 HRTF들(반대 위상 시프트들을 가짐)의 위상 시프트를 수반한다:

(1.5)

물론, 변형 수식들(1.4 또는 1.5)이 위의 단계 3(b)에서 대체되면, 대응하는 상보적인 수식들은 (HRTF 도달방향이 오른쪽 반구에서 있는 경우를 허용하도록) 단계 4(b)에서 적용된다.

수식들(1.5)에서 암시되는 대칭(symmetry)은 정상 HRTF들에 응답하여 결합된 HRTF 세트(즉, 세트에서 도달 방향들 각각에 대해 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 정상 HRTF들의 쌍)의 결합된 HRTF들(즉, 도달 방향들의 세트에서 각각의 도달 방향에 대해 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 쌍)을 결정하기 위한 발명 방법의 실시예들의 또 다른 클래스에서 사용된다. 이들 실시예들에서, 상기 방법은 아래의 단계들을 포함한다:

1. 길이 K의 고속 푸리에 변환을 사용하여, 정상 HRTF들의 각각의 쌍(HRTF_L(x,y,z,n) 및 HRTF_R(x,y,z,n))을 주파수 응답들의 쌍(FR_L(k) 및 FR_R(k))으로 전환하는 단계로서, k는 주파수

(여기에서, -N/2≤k≤N/2이고, F_S는 샘플링 레이트임)에서 중심에 있는, 주파수 빈들의 정수 인덱스이다.

2. 이후,

및

가 되도록, 크기 및 위상 성분들(M_L, M_R, P_L, P_R)을 결정하는 단계; 위상 성분들(P_L,P_R)은 (π보다 큰 임의의 불일치들이 예컨대, 통상적인 매트랩(Matlab) "언랩(unwrap)" 함수를 사용하여, 벡터의 샘플들에 대해 2π의 정수배들을 부가함으로써 제거되도록) "언랩"되고;

3. 수정된 위상 벡터 P'(k) = (P_R(k) - P_L(k) x W(k)를 계산하는 단계;

4. 이후, 아래와 같이, FR'_L 및 FR'_R를 계산하는 단계:

5. 마지막으로, 결합된 HRTF들을 계산(및 두 개의 결합된 HRTF들 모두에 대해 g 개의 샘플들의 여분 벌크 지연(extra bulk delay)을 부가)하기 위해 역푸리에 변환을 사용하는 단계:

대안의 방법(때때로, "일정한-위상 연장 방법(constant-phase extension method)"으로서 여기에서 언급됨)은 위의 단계 3 대신에 수행되는 아래의 단계(단계 3a)으로 구현될 수 있다:

3a. 아래의 수정된 위상 벡터를 계산한다:

대체 단계 3a에서 설명되는 수정된 수식은 도 6b의 예에서 도시되는 바와 같이, 결합 주파수에서 위상과 같도록, 높은 주파수들에서 위상(P'(k))을 강제하는 효과를 갖는다.

다음으로, 결합된 HRTF 세트가 HRTF 기반 세트에 의해 결정되는 본 발명의 실시예들의 또 다른 클래스를 기술한다.

통상적인 HRTF 세트(예컨대, 결합된 HRTF 세트)는 임펄스 응답 쌍들(왼쪽 및 오른쪽 귀 HRTF들)의 콜렉션으로 구성되며, 각각의 쌍은 특정한 도달 방향에 대응한다. 이 경우에, HRTF 매퍼의 업무는 (예컨대 도달 방향 벡터(x,y,z)에 의해 결정되는) 특정한 도달 방향을 취하는 것과, 특정한 도달 방향에 근접하는 HRTF 세트(예컨대, 결합된 HRTF 세트)에서 HRTF들을 찾고, 그 세트에서 HRTF들에 대한 약간의 보간을 수행함으로써, 특정한 도달 방향에 대응하는 HRTF_L 및 HRTF_R 필터 쌍을 결정하는 것이다.

HRTF 세트가 결합된 HRTF들(그러한 결합된 HRTF들은 상술한 바와 같은 높은 주파수들에서 "결합된다")을 포함하도록 본 발명에 따라 생성되면, 보간이 선형 보간일 수 있다. 선형 보간(선형 믹싱)이 사용되므로, 이것은, 결합된 HRTF 세트가 HRTF 기반 세트에 의해 결정될 수 있음을 암시한다. 흥미로운 한 가지 바람직한 HRTF 기반 세트는 (때때로, B-포맷이라고 언급되는) 구면 조화 기반(spherical harmonic basis)이다.

최소 제곱 평균 피트(least-mean-squares fit)의 잘 알려진 프로세스(또는 다른 피팅 프로세스)는 구면 조화들에 기초하여, HRTF 기반 세트에 의해 결합된 HRTF 세트를 나타내는데 사용될 수 있다. 예로써, 제 1 도 구면 조화 기반 세트(first-degree spherical-harmonic basis set)(H_W, H_X, H_Y, H_Z)는, (임의의 특정한 도달 방향(x,y,z)에 대해 또는 적어도 60도에 걸친 범위에서 임의의 특정한 도달 방향(x,y,z)에 대해) 임의의 왼쪽 귀(또는 오른쪽 귀) HRTF가 아래 수식으로서 생성될 수 있도록 결정될 수 있고:

(1.6)

여기에서, HRTF 기반 세트의 FIR 필터 계수들(H_W, H_X, H_Y, H_Z)의 4개의 세트들은 결합된 HRTF들의 세트에 최소 제곱 평균 최상 피트를 제공하도록 결정된다. 수식들(1.6)을 구현함으로써, 4개의 FIR 필터들(H_W, H_X, H_Y, H_Z)의 계수들의 테이블은 임의의 특정한 도달 방향에 대해 왼쪽 귀(및 오른쪽 귀) HRTF를 결정하는데 충분하고, 그러므로, 4개의 FIR 필터들(H_W, H_X, H_Y, H_Z)은 결합된 HRTF 세트를 결정한다.

보다 높은 도 구면 조화 표현(higher degree spherical harmonic representation)은 추가된 정확성을 제공할 것이다. 예를 들어, HRTF 기반 세트(H_W, H_X, H_Y, H_Z ,H_X2, H_Y2, H_Z2, H_XY, H_YZ)의 제 2 도 표현은, (특정한 도달 방향(x,y,z), 또는 적어도 60도에 걸친 범위에서 임의의 특정한 도달 방향(x,y,z)에 대해) 임의의 왼쪽 귀(또는 오른쪽 귀) HRTF가 아래 수식으로서 생성될 수 있도록, 정의될 수 있고:

(1.7)

여기에서, HRTF 기반 세트의 FIR 필터 계수들(H_W, H_X, H_Y, H_Z ,H_X2, H_Y2, H_XZ, H_YZ, H_Z2)의 9개의 세트들은 결합된 HRTF들의 세트들에 최소 제곱 평균 최상 피트를 제공하도록 결정된다. 수식들(1.7)을 구현함으로써, 9개의 FIR 필터들의 계수들의 테이블은 임의의 특정한 도달 방향에 대해 왼쪽 귀(및 오른쪽 귀) HRTF를 결정하기에 충분하고, 그러므로, 9개의 FIR 필터들은 결합된 HRTF 세트를 결정한다.

도달 각도들이 수평면(공통적으로 요구될 수 있는 것으로서)에 제한되면, 단순화된 수식들이 얻어진다. 이 경우에, 구면 조화 세트의 z-성분들 모두는, 제 2 도 수식들(수식들 1.7)이 아래 수식이 되도록 단순화되도록, 버려질 수 있다:

(1.8)

수식 1.8은 대안적으로, 아래 수식으로서, 방위각(Az)에 의해 기록될 수 있다:

(1.9)

바람직한 실시예에서, 제 3 순위 수평 HRTF 매퍼(third-order horizontal HRTF mapper)는, 임의의 특정한 도달 방향에 대해 임의의 왼쪽 귀(또는 오른쪽 귀) HRTF가 아래 수식으로서 생성되도록, 정의되는 기반 세트의 제 3 도 표현(third degree representation)을 사용하여 동작하고:

(1.10)

여기에서, HRTF 기반 세트의 FIR 필터 계수들(H_W, H_X, H_Y, H_X2, H_Y2, H_X3, H_Y3)의 7개의 세트들은 결합된 HRTF들의 세트에 최소 제곱 평균 최상 피트를 제공하도록 결정된다. 그러므로, 7개의 FIR 필터들은 결합된 HRTF 세트를 결정한다. 이 방식에서 정의되는 HRTF 기반 세트를 이용하는 HRTF 매퍼는 본 발명의 바람직한 실시예인데, 왜냐하면, 그것이, 단지 7개의 필터들(H_W(n), H_X(n), H_Y(N), H_X2(n), H_Y2(n), H_X3(n), H_Y3(n))로 구성되는 HRTF 기반 세트로 하여금, 결합 주파수까지(예컨대, 1000Hz 이상까지) 주파수들에 대한 높은 정도의 위상 정확성으로, 수평면에서 임의의 도달 방향에 대해 왼쪽 귀(및 오른쪽 귀) HRTF 필터를 생성하는데 사용되도록 허용하기 때문이다.

다음으로, 본 발명의 실시예들에 따라, 신호 믹싱을 위한 작은 HRTF 기반 세트들(그것들 각각은 결합된 HRTF 세트를 결정함)의 사용을 기술한다.

결합된 HRTF 세트를 결정하기 위해, (예컨대, 수식들(1.10)을 참조하여 정의되는 타입의) 작은 HRTF 기반 세트를 이용하는 장치로서 HRTF 매퍼를 구현하고, 본 발명의 실시예들에 따르는 그러한 장치를 사용하여 신호 믹싱을 수행하는 것이 가능하다.

도 10의 HRTF 매퍼(10)는 결합된 HRTF 세트를 결정하기 위해, 수식들(1.10)을 참조하여 정의되는 작은 HRTF 기반 세트를 이용하는 그러한 HRTF 매퍼의 예이다. 도 10의 장치는 또한, 특정한 방위각(Az)에 위치되는 사운드의 느낌을 청취자에게 제공하기 위해서, 헤드폰들을 통한 제공을 위해 왼쪽 및 오른쪽 오디오 출력 채널들(Out_L 및 Out_R)을 생성하기 위해, 모노포닉 오디오 신호(monophonic audio signal)("Sig")를 프로세스하도록 구성되는 (버추얼라이저인) 오디오 프로세서(20)를 포함한다.

도 10의 시스템에서, 단일 오디오 입력 채널(Sig)은, (헤드폰들을 통한 제공을 위해) 왼쪽 및 오른쪽 귀 신호들(Out_L 및 Out_R)을 각각 생성하도록 프로세서(20)에 의해 구현되는, 2개의 FIR 필터들(21, 22)(각각이 콘볼루션 연산자

임)로써 처리된다. 왼쪽 귀 FIR 필터(21)에 대한 필터 계수들은, 방위각(Az)(즉, H_W(n)는 가중되지 않고, H_X(n)는 cos(Az)로써 승산되고, H_Y(n)은 sin(Az)으로써 승산되고 등등)의 sine 및 cosine 함수들(수식들(1.10)에 도시됨) 중 대응하는 하나로 HRTF 기반 세트 계수들 각각을 가중함으로써, 그리고 합산 스테이지(13)에서, n의 각각의 값에 대해, 7개의 가중 계수들(H_W(n)을 포함함)을 합산함으로써, HRTF 기반 세트(수식들 1.10의 H_W, H_X, H_Y, H_X2, H_Y2, H_X3, H_Y3)로부터 매퍼(10)에서 결정된다. 오른쪽 귀 FIR 필터(22)에 대한 필터 계수들은, 방위각(Az)(즉, H_W(n)는 가중되지 않고, H_X(n)은 cos(Az)로써 승산되고, H_Y(n)는 sin(Az)으로써 승산되고, 등등)의 sine 및 cosine 함수들(수식들 1.10에서 도시됨) 중 대응하는 하나로 HRTF 기반 세트 계수들 각각을 가중하고, 음의 하나(negative one)(승산 요소들(11)에서)로써 계수들(H_Y(n), H_Y2(n), H_Y3(n))의 가중된 버전들 각각을 승산하고, 합산 스테이지(12)에서 얻어진 7개의 가중 계수들을 합산함으로써, HRTF 기반 세트(수식들 1.10의 H_W, H_X, H_Y, H_X2, H_Y2, H_X3, H_Y3)로부터 매퍼(10)에서 결정된다.

그러므로, 도 10 시스템은 두 개의 메인 성분들로 프로세싱을 중단한다. 첫 번째로, HRTF 매퍼(10)는 필터들(21, 22)에 의해 인가되는 FIR 필터 계수들(HRTF_L(Az,n) 및 HRTF_R(Az,n))을 계산하기 위해 사용된다. 두 번째로, (프로세서(20)의) FIR 필터들(21,22)은 HRTF 매퍼에 의해 계산된 FIR 필터 계수들로 구성되고, 구성된 필터들(21,22)은 헤드폰 출력 신호들을 생성하기 위해 오디오 입력을 프로세스한다.

믹싱 시스템(mixing system)은 동일한 입력 오디오 신호 및 특정한 도달 방향(방위각)에 응답하여, 동일한 결과(도 10 시스템에 의해 생성됨)를 생성하기 위해 매우 상이한 방식(도 11에서 도시된 바와 같음)으로 구성될 수 있다. 도 11 장치(버추얼라이저를 구현함)는 특정한 도달 방향(방위각(Az))에 위치되는 사운드의 느낌을 청취자에게 제공하기 위해서, 헤드폰들을 통해 제공될 수 있는, 왼쪽 및 오른쪽 (바이노럴) 오디오 출력 채널(Out_L, Out_R)을 생성하기 위해, 모노포닉 오디오 신호("InSig")를 프로세스하도록 구성된다.

도 11에서, 신호 패닝 스테이지(패너)(30)는 아래 수식들에 대해서와 같이, 입력 신호("InSig")에 응답하여 7개의 중간 신호들의 세트를 생성하고:

(1.11)

여기에서, Az는 특정한 방위각이다.

7개의 중간 신호들 각각은 이후 그것(스테이지(44)에서)을, HRTF 기반 세트(즉, InSig는 계수들(H_W)로 콘볼브(convolve)되고, InSig·cos(Az)는 수식들(1.10)의 계수들(H_X)로 콘볼브되고, InSig·sin(Az)는 수식들(1.10)의 계수들(H_Y)로 콘볼브되고, InSig·cos(2Az)는 수식들(1.10)의 계수들(H_X2)로 콘볼브되고, InSig·sin(2Az)은 수식들(1.10)의 계수들(H_Y2)로 콘볼브되고, InSig·cos(3Az)는 수식들(1.10)의 계수들(H_X3)로 콘볼브되고, InSig·sin(3Az)은 수식들(1.10)의 계수들(H_Y3)로 콘볼브됨)의 대응하는 FIR 필터의 FIR 필터 계수들로 콘볼브함으로써 HRTF 필터 스테이지(40)에서 필터링된다. 콘볼루션 스테이지(44)의 출력들은 이후 채널 출력 신호(Out_L)를 생성하도록 부가된다(합산 스테이지(41)에서). 콘볼루션 스테이지(44)의 출력들의 일부는 승산 요소들(42)(즉, 계수들(HY)로 콘볼브되는 sin(AZ), 계수들(H_Y2)로 콘볼브되는 InSig·sin(2Az), 및 계수들(HY3)로 콘볼브되는 InSig·sin(3Az)의 각각이 요소들(42)에서 음의 하나만큼 승산됨)에서 음의 하나(negative one)만큼 승산되고, 승산 요소들(42)의 출력들은 오른쪽 채널 출력 신호(Out_R)를 생성하기 위해 콘볼루션 스테이지(합산 스테이지(43)에서)의 다른 출력들에 부가된다. 콘볼루션 스테이지(44)에서 적용되는 필터 계수들은 수식들(1.10)의 HRTF 기반 세트(H_W, H_X, H_Y, H_X2, H_Y2, H_X3, H_Y3)의 계수들이다.

M 개의 입력 신호들(InSig_m)의 세트가 바이노럴 플레이백(binaural playback)을 위해 프로세스되는 경우, 중간 신호들의 단일 세트는 모든 M개의 입력 신호들이 제공되는, 패너(30)에서 생성된다:

(1.12)

이들 중간 신호들이 생성되면, 그것들은 아래와 같이, 콘볼루션 스테이지(44)에서 필터링되고:

(1.13)

왼쪽 및 오른쪽 귀 출력 신호들은 아래와 같이 유도된다:

(1.14)

그래서, 수식들(1.12), (1.13), 및 (1.14)에서 보여지는 조합된 연산들은 단지 7개의 FIR 필터들만을 사용하여, 바이노럴하게 렌더링될, M개의 입력 신호들 {InSig_m: 1≤m≤M}(각각이 대응하는 방위각(Az_m)을 가짐)을 인에이블한다. 입력 신호들 각각에 대한 상이한 방위각(Az_m)이 존재할 수 있다. 이것은, HRTF 기반 세트에서 적은 수의 FIR 필터 세트들이 도 12에서 도시되는 바와 같이, 다수의 입력 신호들에 도 11 시스템에 의해 구현되는 프로세스를 적용함으로써, 큰 수의 입력 신호들을 바이노럴하게 렌더링하는 효과적인 방법을 인에이블한다.

도 12에서, 블록들(30_i)의 각각은, "i"번째 입력 신호(여기에서, i는 1에서 M까지의 범위에 걸침)의 프로세스동안 도 11의 패너(30)를 나타내고, 합산 스테이지(31)는 수식들(1.12)에서 설정되는 7개의 중간 신호들을 생성하기 위해 블록들(30_i-30_M)에서 생성된 출력들을 합산하도록 결합 및 구성된다.

M개의 입력 신호들(InSig_m)의 세트를 프로세스하는 발명 시스템 및 방법의 또 다른 실시예는 도 13을 참조하여 기술된다. 본 실시예에서, M개의 입력 신호들은, 중간 신호 포맷들이 또한 업-믹싱(up-mixing)에 의해 수정될 수 있다는 사실을 이용하여, 바이노럴 플레이백을 위해 처리된다. 이 배경에서, "업-믹싱"은 보다 낮은 해상도 중간 신호(더 적은 수의 채널들로 구성되는 것)는 (더 큰 수의 중간 신호들로 구성되는) 더 높은 분해능 중간 신호를 생성하기 위해 처리되는 프로세스이다. 많은 방법들은 예컨대, (본 발명의 양수인에게 양도된) 현재 발명자에게 미국특허 제8,103,006호에서 기술되는 것을 포함하는, 그러한 중간 신호들을 업믹싱하는 종래 기술에 공지된다. 업믹싱 프로세스는 더 낮은 분해능 중간 신호가 도 13에 도시된 바와 같이, HRTF 필터링 전에 수행되는 업믹싱과 함께 사용되도록 허용한다.

도 13에서, 블록들(130_i) 각각은 "i"번째 입력 신호(InSig_i)(여기에서, 인덱스 i는 1 내지 m의 범위에 걸침)의 프로세싱 동안 동일한 패너(도 13의 패너로서 언급됨)를 나타내고, 합산 스테이지(131)는 업믹싱 스테이지(132)의 업믹스되는 중간 신호들을 생성하기 위해 블록들(130₁-130_M)에 생성된 출력들을 합산하도록 결합 및 구성된다. 스테이지(40)(도 11의 스테이지(40)와 동일함)는 스테이지(132)의 출력을 필터링한다.

도 13의 패너는 현재 입력 신호("InSig_i")를 통해 스테이지(131)에 보내진다. 도 13의 패너는 현재 방위각(Az_i)에 응답하여, 값들(cos(Az_i), sin(Az_i))을 각각 생성하는, 스테이지들(34,35)을 포함한다. 도 13의 패너는 또한, 현재 입력 신호("InSig_i") 및 스테이지들(34,35)의 출력들에 응답하여, 값들(InSig_i·cos(Azi), (InSig_i·sin(Az_i))을 생성하는, 중간 스테이지들(36,37)을 포함한다.

합산 스테이지(131)는 다음과 같이, 3개의 중간 신호들을 생성하기 위해 블록들(130₁-130_M)에 생성되는 출력들을 합산하도록 결합 및 구성되며: 스테이지(131)는 하나의 중간 신호를 생성하기 위해, M개의 출력들"InSig_i"을 합산하고; 스테이지(131)는 제 2 중간 신호를 생성하기 위해 M개의 값들(InSig_i·cos(Azi))을 합산하고, 스테이지(131)는 제 3 중간 신호를 생성하기 위해 M개의 값들(InSig_i·sin(Az_i))을 합산한다. 3개의 중간 신호들 각각은 상이한 채널에 대응한다. 업믹싱 스테이지(132)는, 각각이 7개의 채널들 중 상이한 채널에 대응하는, 7개의 업믹스된 중간 신호들을 생성하기 위해 스테이지(131)(예컨대, 통상적인 방식으로)로부터 3개의 중간 신호들을 업믹스한다. 스테이지(40)는, 도 11의 스테이지(40)가 도 11의 스테이지(30)에 의해 그것에 어서트되는 7개의 신호들을 필터링하는 동일한 방식으로 이들 7개의 업믹스된 신호들을 필터링한다.

상술한 중간 신호들의 특정한 형태(도 11, 12, 13을 참조함)는 종래기술에서 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, HRTF 기반 세트 분해(decomposition)를 위해 대안의 기반 세트들을 형성하도록 수정될 수 있다. 모든 그러한 본 발명의 실시예들에서, 오디오 프로세싱(예컨대, 도 12 또는 도 13의 시스템에서와 같이)을 단순화하기 위해 HRTF 기반 세트를 사용하는 것은, HRTF 기반 세트가 HRTF 필터들로 하여금 선형 믹싱에 의해(예컨대, 도 13의 요소들(34, 35, 36, 37, 31, 132)에 의해, 또는 도 10에 도시된 스테이지(10)의 요소들에 의해) 생성되도록 허용하기 위해 구성되는 경우에만 가능한 것이다. 상기 기반 세트가 발명적인 결합된 HRTF 필터들의 세트를 결정하면, "결합되도록" 수정되어 생성될 HRTF 필터들로 하여금 선형 믹싱을 보다 잘 받아들이도록 허용한다.

본 발명의 통상적인 실시예들은 다음의 3개의 기준들(때때로, 여기에서, 편리하게 "골든 룰"로서 언급됨)을 만족시키는 결합된 HRTF들의 세트를 생성(또는 결정 및 사용)한다:

1. (선형 믹싱의 프로세스에 의해) 결합된 HRTF들의 세트로부터 생성되는 HRTF 필터들의 각 쌍(특정한 도달 방향에 대해 생성되는 각각의 왼쪽 귀 HRTF 및 오른쪽 귀 HRTF)의 양이간 위상 응답(inter-aural phase response)은 결합 주파수 아래의 모든 주파수들에 대해, 20%미만의 위상 에러로(또는, 더 바람직하게, 5% 미만 위상 에러로) 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀 정상 HRTF들의 대응하는 쌍의 양이간 위상 응답을 매칭한다. 달리 말해서, 세트로부터 생성되는 대응하는 오른쪽 귀 HRTF의 위상과 세트로부터 생성되는 왼쪽 귀 HRTF의 위상 간의 차이의 절대값은, 결합 주파수 아래의 각각의 주파수에서, 대응하는 오른쪽 귀 정상 HRTF의 위상과 대응하는 왼쪽 귀 정상 HRTF의 위상 간의 차이의 절대값과 20%미만(또는 보다 바람직하게는 5%미만)만큼 상이하다. 결합 주파수는 700Hz보다 크고, 통상적으로 4kHz보다 작다. 결합 주파수 위의 주파수들에서, (선형 믹싱의 프로세스에 의해) 세트로부터 생성되는 HRTF 필터들의 위상 응답은, 정상 HRTF들의 동작으로부터 벗어나서 양이간 그룹 지연(그러한 높은 주파수들에서)이 정상 HRTF들에 비해 상당히 감소된다:

2. 도달 방향에 대해 세트(선형 믹싱의 프로세스에 의해)로부터 생성되는 각각의 HRTF 필터의 크기 응답은, 도달 방향(예컨대, 그것이 도달 방향에 대해 통상적인 정상 HRTF 필터의 크기 응답에 비해 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는다는 점에서)에 대한 정상 HRTF들에 대해 예측되는 범위 내에 있다:

3. 믹싱 프로세스(세트에서 결합된 HRTF들을 선형 믹싱하는 프로세스에 의한 범위에서 각각의 도달 각도에 대한 HRTF 쌍을 생성하기 위해)에 의해 걸쳐질 수 있는 도달 각도들의 범위는 적어도 60도(바람직하게는 360도)이다.

본 발명의 방법이 결합된 HRTF 세트(예컨대, HRTF 기반 세트가 적절한 정확도로 결합된 HRTF 세트를 결정하도록, HRTF 기반 세트의 계수들을 결정하기 위해 최소 제곱 평균 피트 또는 또 다른 피팅 프로세스를 수행함으로써)를 차례로 결정하는 HRTF 기반 세트의 결정을 포함하고, 또는 도달 방향에 응답하여 HRTF들의 쌍을 결정하기 위해 그러한 HRTF 기반 세트를 사용하는 실시예들에서, 결합된 HRTF 세트는 바람직하게는 골든 룰을 만족시킨다.

통상적으로, 골든 룰을 만족시키는 결합된 HRTF 세트는, 도달 각도들의 범위에 걸치는 도달 각도들에 대한 왼쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 값들을 포함하고, 범위 내의 임의의 도달 각도에 대해 결정된 왼쪽 귀 HRTF(본 발명의 실시예에 따르는 선형 믹싱에 의해) 및 상기 도달 각도에 대해 결정된 오른쪽 귀 HRTF(본 발명의 실시예에 따르는 선형 믹싱에 의해)는 결합 주파수(결합 주파수는 700Hz보다 크고, 통상적으로 4kHz보다 작음) 아래의 모든 주파수들에 대해 20%미만(바람직하게는, 5%미만) 위상 에러를 갖는 상기 도달 각도에 대해 통상적인 오른쪽 귀 정상 HRTF에 비해 상기 도달 각도에 대한 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 양이간 위상 응답에 매칭하는 양이간 위상 응답을 가지며,

범위내의 임의의 도달 각도에 대해 결정되는 왼쪽 귀 HRTF(본 발명의 실시예에 따르는 선형 믹싱에 의해)는 상기 도달 각도에 대해 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 크기 응답에 비해 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 가지며, 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 결정되는 오른쪽 귀 HRTF(본 발명의 실시예에 따르는 선형 믹싱에 의해)는 상기 도달 각도에 대한 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 크기 응답에 비해 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 가지며,

여기에서, 상기 도달 각도들의 범위는 적어도 60도(바람직하게는, 상기 도달 각도들의 범위는 360도임)이다.

구면 조화 기반 세트들(예컨대, 현재 발명자의 미국특허 제6,021,206호에서 기술되는 바와 같이)을 통해 HRTF 라이브러리들(libraries)을 단순화하는 것이 제안되지만, 구면 조화 기반의 사용에 의해 HRTF들을 단순화하려는 모든 그러한 앞의 시도들은 여기에서 상술한 타입의 상당한 콤 문제들을 겪었다. 그래서, 통상적으로 결정되는 구면 조화 HRTF 라이브러리들은 상술한 골든 룰의 제 2 기준을 만족시키지 못한다.

또한, 아날로그 회로 요소들로 바이노럴화 필터들(binauralizing filters)을 생성하려는 몇몇 앞선 시도들은, 아날로그 회로 기술들의 제한들의 우연한 부작용으로서 골든 룰의 제 2 기준을 만족시킨 HRTF 필터들을 야기하였다. 예를 들어, 그러한 HRTF 필터는 1961년 4월의 오디오 엔지니어링 소사이어티(Audio Engineering Society)의 저널, 볼륨9, 넘버 2에서, 발명의 명칭이 "Stereophonic Earphones and Binaural Loudspeakers"인, 보어(Bauer)에 의한 논문에서 기술된다. 하지만, 그러한 HRTF들은 골든 룰의 제 1 기준을 만족시키지 않는다.

본 발명의 통상적인 실시예들은, 주어진 공간(예컨대, 수평면)에 걸치는 도달 각도들을 나타내고, 특정한 각도 해상도(예컨대, 360도 원형, 즉 0, 30, 60,...,300, 및 330도 주변을 30도의 각도 분해능으로 도달 각도들을 나타내는 결합된 HRTF들의 세트)로 양자화되는, 결합된 HRTF들의 세트를 생성하는 방법들이다. 상기 세트에서 결합된 HRTF들은, 그것들이 세트(이들 HRTF 각도들이 통상적으로 제로 양이간 위상(zero inter-aural phase)을 갖고, 따라서, 그것들을 골든 룰에 복종하도록 임의의 특별한 프로세싱을 요구하지 않기 때문에, 0 및 180도 방위를 제외하고)에서 도달 각도들에 대한 진정한(즉, 측정된) HRTF들과는 상이하도록 구성된다. 특히, 그것들은, HRTF들의 위상 응답이 특정한 결합 주파수 위에서 의도적으로 변경된다는 점에서 상이하다. 보다 특별히는, 위상들은, 세트에서 HRTF들의 위상 응답들이 결합 주파수 위에서 결합되도록(즉, 동일하거나 거의 동일함) 변경된다. 통상적으로, 위상 응답들이 결합되는 결합 주파수는 세트에 포함되는 HRTF들의 각도 분해능에 의존하여 선택된다. 바람직하게는, 컷오프 주파수(cutoff frequency)는, 세트의 각도 분해능이 증가함에 따라(즉, 보다 많은 결합된 HRTF들이 세트에 부가됨), 결합 주파수 또한 증가하도록 선택된다.

대안의 실시예들에서, 본 발명에 따라 적용되는 적용된 각각의 HRTF(또는 적용되는 HRTF들의 서브세트 각각)가 정의되고, 주파수 도메인에 적용된다(예컨대, 그러한 HRTF에 따라 변환될 각각의 신호가 시간 도메인 대 주파수 도메인 변환을 겪고, 이후, HRTF가 결과의 주파수 성분들에 적용되고, 이후 변환된 성분들이 주파수 도메인 대 시간 도메인 변환을 겪음).

몇몇 실시예들에서, 발명 시스템은, 적어도 하나의 오디오 입력 채널을 나타내는 입력 데이터를 수신하거나 생성하도록 결합되고, 발명 방법의 실시예를 포함하여, 입력 데이터에 대해 다양한 동작들 중 어느 하나를 수행하기 위해 소프트웨어(또는 펌웨어)로 프로그램되거나 및/또는 그밖에 구성되는(예를 들면, 제어 데이터에 응답하여), 범용의 프로세서이거나 그것을 포함한다. 그러한 일반 목적의 프로세서는 통상적으로, 입력 디바이스(예컨대, 마우스 및/또는 키보드), 메모리, 및 디스플레이 디바이스에 결합된다. 예를 들어, 도 9, 10, 11, 12, 또는 13의 시스템은, 오디오 출력 데이터를 생성하기 위해 발명 방법의 실시예를 포함하여, 입력 오디오 데이터에 대한 다양한 동작들 중 어느 하나를 수행하도록 프로그램되거나 및/또는 그 밖에 구성되는 범용의 프로세스로서 구현된다. 종래의 디지털-아날로그 컨버터(DAC)는 물리적인 스피커들에 의한 재생을 위해 출력 오디오 신호들의 아날로그 버전들을 생성하기 위해 오디오 출력 데이터상에 동작한다.

도 9는 발명 방법의 실시예를 수행하도록 구성되는 시스템(프로그램가능한 오디오 DSP로서 구현될 수 있음)의 블록도이다. 시스템은 오디오 입력 신호(예컨대, 사운드를 나타내는 주파수 도메인 오디오 데이터, 또는 사운드를 나타내는 시간 도메인 오디오 데이터)를 수신하도록 결합되는 HRTF 필터 스테이지(9), 및 HRTF 매퍼(7)를 포함한다. HRTF 매퍼(7)는 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터(예컨대, 결합된 HRTF 세트를 차례로 결정하는 HRTF 기반 세트를 결정하는 데이터)를 저장하는 메모리(8), 및 스테이지(9)에 어서트되는 입력 오디오 데이터의 세트에 대응하는 도달 방향(예컨대, 각도로서 또는 단위 벡터로서 특정되는)을 나타내는 데이터("도달 방향(Arrival Direction)")를 수신하도록 결합된다. 통상적인 구현들에서, 매퍼(7)는 도달 방향 데이터에 응답하여 메모리(8)로부터, 도달 방향에 대해 HRTF 쌍(왼쪽 귀 HRTF 및 오른쪽 귀 HRTF)을 결정하도록 선형 믹싱을 수행하는데 충분한 데이터를 검색하도록 구성되는 참조표를 구현한다.

매퍼(7)는 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 및(선택적으로, 발명 방법의 실시예를 수행하기 위해 매퍼(7) 및/또는 스테이지(9)를 프로그래밍하기 위한 코드)를 저장하는 외부 컴퓨터 판독가능 매체(8a)에 선택적으로 결합되고, 매퍼(7)는 결합된 HRTF들의 세트를 나타내는 데이터(예컨대, 세트의 결합된 HRTF들 중 선택된 것들을 나타내는 데이터)를 (매체(8a)로부터) 액세스하도록 구성된다. 매퍼(7)가 외부 매체(8a)를 액세스하도록 구성될 때, 매퍼(7)는, 메모리(8)를 선택적으로 포함하지 않는다. 결합된 HRTF들의 세트(메모리(8)에 저장되거나, 외부 매체로부터 매퍼(7)에 의해 액세스되는)를 결정하는 데이터는 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 HRTF 기반 세트의 계수들일 수 있다.

매퍼(7)는 특정한 도달 방향(예컨대, 입력 오디오 데이터의 세트에 대응하는, 단위 벡터로서 또는 각도로서 특정되는 도달 방향)에 응답하여 HRTF 임펄스 응답들의 쌍(왼쪽 귀 응답 및 오른쪽 귀 응답)을 결정하도록 구성된다. 매퍼(7)는 (결합된 HRTF들을 결정하는 값들에 대해 선형 믹싱을 수행함으로써) 세트에서 결합된 HRTF들에 대한 선형 보간을 수행함으로써 특정 방향에 대해 각각의 HRTF를 결정하도록 구성된다. 통상적으로, 보간은 특정 방향에 가까운 대응하는 도달 방향들을 갖는 세트에서 결합된 HRTF들 사이에 있다. 대안으로, 매퍼(7)는 (결합된 HRTF들의 세트를 결정하는) HRTF 기반 세트의 계수들을 액세스하고, 특정 방향에 대해 각각의 HRTF를 결정하기 위해 계수들에 대해 선형 믹싱을 수행하도록 구성된다.

(버추얼라이저인) 스테이지(9)는 왼쪽 및 오른쪽 채널 출력 오디오 신호들(Output_L, Output_R)을 생성하기 위해 그것에 HRTF 쌍(매퍼(7)에 의해 결정됨)을 적용함으로써 포함하는, 모노포닉 입력 오디오("Input Audio")를 나타내는 데이터를 처리하도록 구성된다. 예를 들어, 출력 오디오 신호들은, 특정한 도달 방향에서 소스로부터 방출되는 사운드의 느낌을 청취자에게 제공하기 위해서, 헤드폰들을 통해 렌더링하기에 적절할 수 있다. (오디오 입력 데이터의 세트에 대한) 도달 방향들의 시퀀스를 나타내는 데이터가 도 9 시스템에 어서트되면, 스테이지(9)는 도달 방향들의 시퀀스를 통해 패닝하는 소스로부터 방출되는 사운드의 느낌을 청취자에게 제공하도록 렌더링될 수 있는 왼쪽 및 오른쪽 채널 출력 오디오 신호들의 시퀀스를 생성하도록 HRTF 필터링(도달 방향 데이터에 응답하여 매퍼(7)에 의해 결정되는 HRTF 쌍들의 시퀀스를 사용하여)을 수행할 수 있다.

동작시에, 본 발명(도 9의 버추얼라이저 시스템 또는 도 10, 11, 12, 또는 13 중 어느 하나의 시스템)에 따르는 서라운드 사운드 버추얼라이제니션을 수행하도록 구성되는 오디오 DSP는 적어도 하나의 오디오 입력 신호를 수신하도록 결합되고, DSP는 통상적으로, (뿐만 아니라) HRTF에 의한 필터링에 부가하여 입력 오디오에 대해 다양한 동작들을 수행한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 오디오 DSP는 입력 오디오 신호(들)에 대해 상기 방법을 수행함으로써 각각의 입력 오디오 신호에 응답하여 적어도 하나의 출력 오디오 신호를 생성하기 위해 결합된 HRTF 세트(예컨대, 결합된 HRTF 세트를 결정하는 HRTF 기반 세트)를 이용하도록 구성(예컨대, 프로그램)된 후에, 발명 방법의 실시예를 수행하도록 동작가능하다.

본 발명의 다른 양태들은 발명 방법의 임의의 실시예를 수행하기 위해 프로세서 또는 다른 시스템을 프로그래밍하기 위한 (유형적인 형태로) 코드를 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체(예컨대, 디스크), 및 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 (유형적인 형태로) 데이터를 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체(예컨대, 디스크)이고, 결합된 HRTF들의 세트는 (예컨대, 여기에서 설명되는 골든 룰을 만족시키기 위해) 본 발명의 실시예에 따라 결정된다. 그러한 매체의 예는 도 9의 컴퓨터 판독가능 매체(8a)이다.

본 발명의 특정한 실시예 및 본 발명의 어플리케이션들이 여기에서 설명되었지만, 기술분야의 당업자들은, 여기에서 기술되는 실시예들 및 어플리케이션들에 대한 많은 변형예들이 여기에서 기술되고 청구되는 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 가능하다는 것이 명백할 것이다. 본 발명의 임의의 형태들이 도시되고 기술되었지만, 본 발명이 설명되고 기술되는 특정한 실시예들 및 기술되는 특정한 방법들에 제한되지 않음을 이해해야 한다.

7: 매퍼 8: 메모리
8a: 매체

Claims

머리 전달 함수(HRTF; head-related transfer function) 필터링을 위한 방법에 있어서,
(a) 도달 방향을 나타내는 신호에 응답하여, 상기 도달 방향에 대해 HRTF를 결정하기 위해 결합된 HRTF 세트의 데이터를 사용하여 선형 믹싱(linear mixing)을 수행하는 단계로서, 상기 결합된 HRTF 세트는 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 값들을 포함하는, 상기 선형 믹싱 수행 단계; 및
(b) 상기 도달 방향에 대해 상기 단계(a)에서 결정되는 상기 HRTF를 사용하여, 오디오 입력 신호(예컨대, 하나 이상의 오디오 채널들을 나타내는 주파수 도메인 오디오 데이터, 또는 하나 이상의 오디오 채널들을 나타내는 시간 도메인 오디오 데이터)에 대해 HRTF 필터링을 수행하는 단계를 포함하는, HRTF 필터링 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 결합된 HRTF 세트는 상기 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 계수들을 포함하는 HRTF 기반 세트(HRTF basis set)이고, 상기 단계(a)는 상기 도달 방향에 대해 상기 HRTF를 결정하기 위해 상기 HRTF 기반 세트의 계수들을 사용하여 선형 믹싱을 수행하는 단계를 포함하는, HRTF 필터링 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단계(a)는 상기 결합된 HRTF 세트에 의해 결정되는 결합된 HRTF들을 나타내는 데이터, 및 상기 도달 방향을 나타내는 데이터에 대해 선형 믹싱을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 도달 방향에 대해 결정되는 상기 HRTF는 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖는 상기 결합된 HRTF들의 보간된 버전인, HRTF 필터링 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 도달 방향에 대해 상기 단계(a)에서 결정되는 상기 HRTF는, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖는, 상기 결합된 HRTF들의 보간된 버전인, HRTF 필터링 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 오디오 입력 신호는 적어도 하나의 오디오 채널을 나타내는 주파수 도메인 오디오 데이터인, HRTF 필터링 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 오디오 입력 신호는 적어도 하나의 오디오 채널을 나타내는 시간 도메인 오디오 데이터인, HRTF 필터링 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단계(a)는 상기 도달 방향에 대해 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 도달 방향에 대해 오른쪽 귀 HRTF를 결정하기 위해 상기 결합된 HRTF 세트의 데이터에 대해 선형 믹싱을 수행하는 단계를 포함하는, HRTF 필터링 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 결합된 HRTF 세트는 도달 각도들의 일정 범위에 걸치는 도달 각도들에 대해 왼쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 값들을 포함하고, 상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 상기 단계(a)에서 결정되는 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 도달 각도에 대해 상기 단계(a)에서 결정되는 상기 오른쪽 귀 HRTF는, 상기 도달 각도에 대한 통상적인 오른쪽 귀 정상 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 양이간 위상 응답(inter-aural phase response)에 결합 주파수 아래의 모든 주파수들에 대해 20% 미만의 위상 에러로 매칭하는 양이간 위상 응답을 갖고, 상기 결합 주파수는 700Hz보다 크며,
상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 상기 단계(a)에서 결정되는 상기 왼쪽 귀 HRTF는, 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 상기 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 가지며, 상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 상기 단계(a)에서 결정되는 상기 오른쪽 귀 HRTF는 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 상기 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 가지며,
도달 각도들의 상기 범위는 적어도 60도인, HRTF 필터링 방법.
제 8 항에 있어서,
도달 각도들의 상기 범위는 360도인, HRTF 필터링 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 상기 단계(a)에서 결정되는 상기 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 도달 각도에 대해 상기 단계(a)에서 결정되는 상기 오른쪽 귀 HRTF는, 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 오른쪽 귀 정상 HRTF의 상기 양이간 위상 응답에 결합 주파수 아래의 모든 주파수들에 대해 5%미만의 위상 에러로 매칭하는 양이간 위상 응답을 갖는, HRTF 필터링 방법.
보간된 HRTF(head-related transfer function)를 결정하는 방법에 있어서,
(a) 도달 방향을 나타내는 신호를 어서트(assert)하는 단계; 및
(b) 상기 신호에 응답하여, 상기 도달 방향에 대해 보간된 HRTF를 결정하기 위해, 결합된 HRTF 세트의 결합된 HRTF들을 결정하는 값들에 대해 선형 믹싱을 수행하는 단계로서, 상기 결합된 HRTF 세트는 도달 방향들의 일정 범위에 걸치는 도달 방향들에 대한 왼쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 값들을 포함하고, 상기 도달 방향은 상기 범위내의 상기 도달 방향들 중 어느 하나인, 상기 선형 믹싱 수행 단계를 포함하는, 보간된 HRTF를 결정하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 보간된 HRTF는 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖는, 보간된 HRTF를 결정하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 범위내의 상기 도달 방향들은 평면에서 적어도 60도에 걸치는, 보간된 HRTF를 결정하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 범위내의 상기 도달 방향들은 평면에서 360도의 전체 범위에 걸치는, 보간된 HRTF를 결정하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 단계(b)는 상기 도달 방향에 대한 상기 보간된 HRTF를 결정하기 위해 HRTF 기반 세트의 계수들에 대해 선형 믹싱을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 HRTF 기반 세트는 상기 결합된 HRTF 세트를 결정하는, 보간된 HRTF를 결정하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 단계(b)는 상기 도달 방향에 대한 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 도달 방향에 대한 오른쪽 귀 HRTF를 결정하기 위해 선형 믹싱을 수행하는 단계를 포함하는, 보간된 HRTF를 결정하는 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 결합된 HRTF 세트는 도달 각도들의 일정 범위에 걸치는 도달 각도들에 대해 왼쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 값들을 포함하고, 상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 상기 단계(b)에서 결정되는 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 도달 각도에 대해 상기 단계(b)에서 결정되는 상기 오른쪽 귀 HRTF는, 상기 도달 각도에 대한 통상적인 오른쪽 귀 정상 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 양이간 위상 응답(inter-aural phase response)에 결합 주파수 아래의 모든 주파수들에 대해 20% 미만의 위상 에러로 매칭하는 양이간 위상 응답을 갖고, 상기 결합 주파수는 700Hz보다 크며,
상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 상기 단계(b)에서 결정되는 상기 왼쪽 귀 HRTF는, 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 상기 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 가지며, 상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 상기 단계(b)에서 결정되는 상기 오른쪽 귀 HRTF는 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 상기 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 가지며,
도달 각도들의 상기 범위는 적어도 60도인, 보간된 HRTF를 결정하는 방법.
제 17 항에 있어서,
도달 각도들의 상기 범위는 360도인, 보간된 HRTF를 결정하는 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 상기 단계(b)에서 결정되는 상기 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 도달 각도에 대해 상기 단계(b)에서 결정되는 상기 오른쪽 귀 HRTF는, 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 오른쪽 귀 정상 HRTF의 상기 양이간 위상 응답에 결합 주파수 아래의 모든 주파수들에 대해 5%미만의 위상 에러로 매칭하는 양이간 위상 응답을 갖는, 보간된 HRTF를 결정하는 방법.
HRTF(head-related transfer function) 매퍼(mapper)에 있어서,
도달 방향을 나타내는 신호를 수신하도록 결합되고, 상기 도달 방향에 대해 보간된 HRTF를 결정하는 데이터를 생성하기 위해 결합된 HRTF 세트의 결합된 HRTF들을 결정하는 값들의 선형 믹싱을 수행하도록 구성되며,
상기 결합된 HRTF 세트는 도달 방향들의 일정 범위에 걸치는 도달 방향들에 대한 왼쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 값들을 포함하고, 상기 도달 방향은 상기 범위내의 상기 도달 방향들 중 어느 하나인, HRTF 매퍼.
제 20 항에 있어서,
상기 값들은 HRTF 기반 세트의 계수들이고, 상기 HRTF 기반 세트는 상기 결합된 HRTF 세트를 결정하는, HRTF 매퍼.
제 20 항에 있어서,
상기 보간된 HRTF는 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖는, HRTF 매퍼.
제 20 항에 있어서,
상기 범위내의 상기 도달 방향들은 평면에서 적어도 60도에 걸치는, HRTF 매퍼.
제 20 항에 있어서,
상기 범위내의 상기 도달 방향들은 평면에서 360도의 전체 범위에 걸치는, HRTF 매퍼.
제 20 항에 있어서,
상기 매퍼는 상기 도달 방향에 대한 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 도달 방향에 대한 오른쪽 귀 HRTF를 결정하는 데이터를 생성하기 위해 결합된 HRTF 세트의 결합된 HRTF들을 결정하는 상기 값들의 선형 믹싱을 수행하도록 구성되는, HRTF 매퍼.
제 25 항에 있어서,
상기 결합된 HRTF 세트는 도달 각도들의 일정 범위에 걸치는 도달 각도들에 대해 왼쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 값들을 포함하고, 상기 매퍼는, 상기 도달 각도에 대한 상기 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 오른쪽 귀 HRTF가, 상기 도달 각도에 대한 통상적인 오른쪽 귀 정상 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 양이간 위상 응답(inter-aural phase response)에 결합 주파수 아래의 모든 주파수들에 대해 20% 미만의 위상 에러로 매칭하는 양이간 위상 응답을 갖도록, 상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 왼쪽 귀 HRTF를 결정하는 데이터 및 상기 도달 각도에 대해 상기 오른쪽 귀 HRTF를 결정하는 데이터를 생성하도록 구성되고, 상기 결합 주파수는 700Hz보다 크며,
상기 매퍼는, 상기 도달 각도에 대한 상기 왼쪽 귀 HRTF가 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 가지며, 상기 도달 각도에 대한 상기 오른쪽 귀 HRTF가 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 상기 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖도록, 상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 상기 왼쪽 귀 HRTF를 결정하는 데이터 및 상기 도달 각도에 대해 상기 오른쪽 귀 HRTF를 결정하는 데이터를 생성하도록 구성되고,
도달 각도들의 상기 범위는 적어도 60도인, HRTF 매퍼.
제 26 항에 있어서,
상기 도달 각도들의 상기 범위는 360도인, HRTF 매퍼.
제 20 항에 있어서,
상기 매퍼는 프로그램된 범용 프로세서인, HRTF 매퍼.
제 20 항에 있어서,
상기 매퍼는 오디오 디지털 신호 프로세서인, HRTF 매퍼.
오디오 입력 신호에 대해 HRTF(head-related transfer function) 필터링을 수행하는 시스템에 있어서,
도달 방향을 나타내는 신호를 수신하도록 결합되고, 상기 도달 방향에 대해 보간된 HRTF를 결정하기 위해, 결합된 HRTF 세트의 결합된 HRTF들을 결정하는 값들의 선형 믹싱을 상기 신호에 응답하여 수행하도록 구성되는, HRTF 매퍼로서, 상기 결합된 HRTF 세트는 도달 방향들의 범위에 걸치는 도달 방향들에 대한 왼쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 값들을 포함하고, 상기 도달 방향은 상기 범위내의 상기 도달 방향들 중 어느 하나인, 상기 HRTF 매퍼; 및
상기 보간된 HRTF를 나타내는 데이터를 수신하도록 상기 HRTF 매퍼에 결합되는 HRTF 필터 서브시스템으로서, 상기 오디오 입력 신호를 수신하도록 결합되고, 상기 보간된 HRTF를 상기 오디오 입력 신호에 적용함으로써, 상기 보간된 HRTF를 나타내는 상기 데이터에 응답하여 상기 오디오 입력 신호를 필터링하도록 구성되는, 상기 HRTF 필터 서브시스템을 포함하는, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 30 항에 있어서,
결합된 HRTF들을 결정하는 상기 값들은 HRTF 기반 세트의 계수들이고, 상기 HRTF 기반 세트는 상기 결합된 HRTF 세트를 결정하는, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 31 항에 있어서,
상기 HRTF 매퍼는 상기 도달 방향에 대해 왼쪽 귀 보간된 HRTF 및 오른쪽 귀 보간된 HRTF를 결정하기 위해 상기 도달 방향에 의해 결정되는 방식으로 상기 HRTF 기반 세트의 계수들의 선형 조합을 수행하도록 구성되는, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 30 항에 있어서,
상기 HRTF 필터 서브시스템은 버추얼라이저(vertualizer)를 구현하는, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 33 항에 있어서,
상기 오디오 입력 신호는 모노포닉(monophonic) 오디오 데이터이고, 상기 버추얼라이저는 모노포닉 입력 오디오 신호에 상기 보간된 HRTF를 적용함으로써, 상기 모노포닉 오디오 데이터에 응답하여 왼쪽 및 오른쪽 채널 출력 오디오 신호들을 생성하도록 구성되는, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 30 항에 있어서,
상기 시스템은 프로그램된 범용 프로세서인, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 30 항에 있어서,
상기 시스템은 오디오 디지털 신호 프로세서인, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 30 항에 있어서,
상기 보간된 HRTF는 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖는, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 30 항에 있어서,
상기 범위내의 상기 도달 방향들은 평면에서 적어도 60도에 걸치는, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 30 항에 있어서,
상기 범위내의 상기 도달 방향들은 평면에서 360도의 전체 범위에 걸치는, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 30 항에 있어서,
상기 HRTF 매퍼는 상기 도달 방향에 대해 왼쪽 귀 HRTF를 및 상기 도달 방향에 대해 오른쪽 귀 HRTF를 결정하는 데이터를 생성하기 위해 결합된 HRTF 세트의 결합된 HRTF들을 결정하는 값들의 선형 믹싱을 수행하도록 구성되는, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 40 항에 있어서,
상기 결합된 HRTF 세트는 도달 각도들의 일정 범위에 걸치는 도달 각도들에 대해 왼쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 값들을 포함하고, 상기 매퍼는, 상기 도달 각도에 대한 상기 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 오른쪽 귀 HRTF가, 상기 도달 각도에 대한 통상적인 오른쪽 귀 정상 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 양이간 위상 응답(inter-aural phase response)에 결합 주파수 아래의 모든 주파수들에 대해 20% 미만의 위상 에러로 매칭하는 양이간 위상 응답을 갖도록, 상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 왼쪽 귀 HRTF를 결정하는 데이터 및 상기 도달 각도에 대해 상기 오른쪽 귀 HRTF를 결정하는 데이터를 생성하도록 구성되고, 상기 결합 주파수는 700Hz보다 크며,
상기 매퍼는, 상기 도달 각도에 대한 상기 왼쪽 귀 HRTF가 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 상기 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 가지며, 상기 도달 각도에 대한 상기 오른쪽 귀 HRTF가 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 상기 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖도록, 상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대해 상기 왼쪽 귀 HRTF를 결정하는 데이터 및 상기 도달 각도에 대해 상기 오른쪽 귀 HRTF를 결정하는 데이터를 생성하도록 구성되고,
도달 각도들의 상기 범위는 적어도 60도인, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
제 41 항에 있어서,
도달 각도들의 상기 범위는 360도인, HRTF 필터링을 수행하는 시스템.
도달 각도들의 일정 범위에 걸치는 도달 각도들의 세트에 대한 결합된 HRTF들(head-related transfer functions)의 세트를 결정하는 방법으로서, 상기 결합된 HRTF들은 상기 세트에서 상기 도달 각도들 각각에 대한 왼쪽 귀 결합된 HRTF 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF를 포함하는, 상기 결합된 HRTF 세트 결정 방법에 있어서,
결합된 HRTF 데이터를 생성하기 위해, 상기 도달 각도들의 세트내의 상기 도달 각도들 각각에 대한 정상 왼쪽 귀 HRTF의 세트 및 정상 오른쪽 귀 HRTF들의 세트를 나타내는 데이터를 처리하는 단계로서, 상기 결합된 HRTF 데이터는, 상기 범위내의 임의의 도달 각도를 나타내는 데이터에 응답하여, 상기 결합된 HRTF 데이터의 값들의 선형 믹싱이 상기 범위내의 상기 임의의 도달 각도에 대해 보간된 HRTF를 결정하도록, 상기 세트내의 상기 도달 각도들 각각에 대해 왼쪽 귀 결합된 HRTF 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF를 나타내고, 상기 보간된 HRTF는 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖는, 데이터 처리 단계를 포함하는, 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 방법.
제 43 항에 있어서,
상기 결합된 HRTF 데이터는, 상기 범위내의 임의의 도달 각도를 나타내는 데이터에 응답하여, 상기 결합된 HRTF 데이터의 값들의 선형 믹싱이 상기 도달 각도에 대한 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 오른쪽 귀 HRTF를 결정하도록 생성되며, 상기 도달 각도에 대한 상기 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 오른쪽 귀 HRTF는 상기 도달 각도에 대한 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 통상적인 오른쪽 귀 정상 HRTF의 양이간 위상 응답에 결합 주파수 아래의 모든 주파수들에 대해 20% 미만의 위상 에러로 매칭하는 양이간 위상 응답을 갖고, 상기 결합 주파수가 700Hz보다 크며,
상기 도달 각도에 대한 상기 왼쪽 귀 HRTF는 상기 도달 각도에 대한 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖고, 상기 도달 각도에 대한 상기 오른쪽 귀 HRTF는 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖고,
상기 도달 각도들의 범위는 60% 이상인, 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 방법.
제 44 항에 있어서,
도달 각도들의 상기 범위는 360도인, 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 방법.
제 43 항에 있어서,
HRTF 기반 세트가 상기 결합된 HRTF 세트를 미리 결정된 정확성 내에서 결정하기 위해, 상기 HRTF 기반 세트의 값들을 결정하기 위해 필터링 프로세스를 수행함으로써, 상기 HRTF 기반 세트를 생성하도록 상기 결합된 HRTF 데이터를 처리하는 단계를 더 포함하는, 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 방법.
결합된 HRTF(head-related transfer function) 세트를 결정하는 데이터를 유형적인 형태(tangible form)로 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 결합된 HRTF 세트는 도달 각도들의 일정 범위에 걸치는 도달 각도들에 대해 왼쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트 및 오른쪽 귀 결합된 HRTF들의 세트를 결정하는 데이터 값들을 포함하고, 상기 결합된 HRTF 세트의 값들의 선형 믹싱은, 상기 범위내의 임의의 도달 각도를 나타내는 데이터에 응답하여, 상기 도달 각도에 대한 오른쪽 귀 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 오른쪽 귀 HRTF를 결정하고, 상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대한 왼쪽 귀 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 오른쪽 귀 HRTF는, 상기 도달 각도에 대한 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF 및 상기 도달 각도에 대한 통상적인 오른쪽 귀 정상 HRTF의 양이간 위상 응답에 결합 주파수 아래의 모든 주파수들에 대해 20% 미만의 위상 에러로 매칭하는 양이간 위상 응답을 갖고, 상기 결합 주파수는 700Hz보다 크며,
상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대한 상기 왼쪽 귀 HRTF는 상기 도달 각도에 대한 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖고, 상기 범위내의 임의의 도달 각도에 대한 상기 오른쪽 귀 HRTF는 상기 도달 각도에 대한 상기 통상적인 왼쪽 귀 정상 HRTF의 크기 응답에 비하여, 상당한 콤 필터링 왜곡을 나타내지 않는 크기 응답을 갖고, 도달 각도들의 상기 범위는 적어도 60도인, 컴퓨터 판독가능 매체.
제 47 항에 있어서,
도달 각도들의 상기 범위는 360도인, 컴퓨터 판독가능 매체.
제 47 항에 있어서,
상기 결합 주파수는 4kHz 미만인, 컴퓨터 판독가능 매체.