KR20220054412A - 역상관 컴포넌트를 갖는 오디오 필터뱅크 - Google Patents

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KR20220054412A
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데이비드 에스. 맥그래스
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돌비 레버러토리즈 라이쎈싱 코오포레이션
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    • H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

멀티-입력, 멀티-출력 오디오 프로세스는 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트로 변환하기 위해 오디오 필터뱅크에서 사용하기 위한 선형 시스템으로서 구현된다. 하나의 입력으로부터 하나의 출력으로의 전달 함수는 주파수 종속 이득 함수로서 정의된다. 일부 구현에서, 전달 함수는 주파수 종속 이득으로서 실질적으로 정의되는 다이렉트 컴포넌트, 및 주파수-가변 그룹 위상 응답을 가지는 하나 이상의 역상관된 컴포넌트를 포함한다. 전달 함수는 부대역 함수 세트로부터 형성되고, 각각의 부대역 함수는 다이렉트 컴포넌트 및 하나 이상의 역상관된 컴포넌트를 포함하는 대응하는 컴포넌트 전달 함수 세트로부터 형성된다.

Description

역상관 컴포넌트를 갖는 오디오 필터뱅크
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 9월 3일 출원된 미국 가특허 출원 제62/895,096호에 대한 우선권을 구하며, 상기 출원의 내용은 참조에 의해 본원에 포함된다.
기술 분야
본 개시는 일반적으로 오디오 신호 처리에 관한 것으로, 특히, 하나 이상의 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트가 새로운 하나 이상의 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트를 생성하도록 처리되는 오디오 신호 처리에 관한 것이다.
오디오 신호 처리에서 입력 오디오 신호 세트를 새로운 오디오 출력 신호 세트로 변환시키는 것은 일반적인데, 출력 오디오 신호의 수는 입력 오디오 신호의 수와 동일하거나 더 많을 수 있다. 예를 들어, 서라운드 사운드 시스템은 선형 행렬 연산을 이용하여 두 개의 입력 오디오 신호(예컨대, 스테레오 오디오 신호)를 다섯 개의 출력 오디오 신호로 변환시킬 수 있다. 선형 행렬 연산은 시간 또는 주파수의 함수로서 변할 수 있는 계수를 포함하는 입력 오디오 신호에 행렬을 적용한다. 선형 행렬 연산은 또한 입력 오디오 신호가 역상관 처리되어 있을 때 출력 오디오 신호의 공분산을 결정할 수 있다.
멀티-입력, 멀티-출력 오디오 프로세스는 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트로 변환하기 위해 오디오 필터뱅크에서 사용하기 위한 선형 시스템으로서 구현된다. 하나의 입력으로부터 하나의 출력으로의 전달 함수는 주파수 종속 이득 함수로서 정의된다. 일부 구현에서, 전달 함수는 주파수 종속 이득으로서 실질적으로 정의되는 다이렉트 컴포넌트, 및 주파수-가변 그룹 위상 응답을 가지는 하나 이상의 역상관된 컴포넌트를 포함한다. 전달 함수는 부대역 함수 세트로부터 형성되고, 각각의 부대역 함수는 다이렉트 컴포넌트 및 하나 이상의 역상관된 컴포넌트를 포함하는 대응하는 컴포넌트 전달 함수 세트로부터 형성된다.
일부 구현에서, 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트로 변환하는 방법은 하나 이상의 프로세서를 사용하여 필터링된 주파수 영역 입력 오디오 신호의 합으로서 각각의 주파수 영역 출력 오디오 신호를 계산하는 것을 포함하고, 주파수 영역 입력 오디오 신호를 필터링하는데 사용되는 각각의 필터는 주파수 영역 입력 오디오 신호의 각각의 부대역 주파수 범위에 대한 복소 이득 함수에 의해 특징 지어지고, 주파수 영역 출력 오디오 신호에 대한 주파수 영역 입력 오디오 신호의 기여는 합성 주파수 영역 이득 벡터에 의해 결정되며, 합성 주파수 영역 이득 벡터는 하나 이상의 프로세서를 사용하여 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 세트를 계산하는 것 - 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 중 적어도 하나는 역상관 효과를 생성하기 위해 수정된 주파수 응답을 갖는 추가 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터로 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 증대시킴으로써 형성된 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터임; 및 합성 주파수 영역 이득 벡터 형성을 위해 하나 이상의 프로세서를 사용하여 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 합산하는 것에 의해 획득된다.
일부 구현에서, 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 컴포넌트 주파수 영역 벡터 중 적어도 하나를 컴포넌트 이득 값으로 스케일링함으로써 형성된다.
일부 구현에서, 하나 이상의 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 위상 응답을 포함하고, 이에 의해 부대역 주파수에 걸쳐 실질적으로 일정한 그룹 딜레이를 제공하며, 그룹 딜레이에서의 변동이 청취자에게 인지되기에 중요하지 않을 정도로 충분히 작다면 그룹 딜레이는 실질적으로 일정하다.
일부 구현에서, 하나 이상의 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 위상 응답을 포함하고, 이에 의해 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 그룹 딜레이를 제공함으로써 역상관 효과를 제공한다.
일부 구현에서, 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터에 역상관 함수를 곱함으로써 형성된다.
일부 구현에서, 역상관 컴포넌트를 갖는 오디오 필터뱅크는 시간 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트로 변환하도록 구성된 컨버터; 및 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트로 변환하도록 구성된 선형 믹서를 포함하며, 각각의 주파수 영역 출력 오디오 신호는 필터링된 주파수 영역 입력 오디오 신호의 합이고, 주파수 영역 입력 오디오 신호를 필터링하는 데 사용되는 각각의 필터는 주파수 영역 입력 오디오 신호의 각각의 부대역 주파수 범위에 대한 복소 이득 함수에 의해 특징 지어지고, 주파수 영역 출력 오디오 신호에 대한 주파수 영역 입력 오디오 신호의 기여는 합성 주파수 영역 이득 벡터에 의해 결정된다.
일부 구현에서, 합성 주파수 영역 이득 벡터는 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 계산하는 것 - 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 중 적어도 하나는 주파수 영역 출력 오디오 신호에 대해서 역상관 효과를 생성하기 위해 수정된 주파수 응답을 갖는 추가 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터로 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 증대시킴으로써 형성된 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터임 -; 및 합성 주파수 영역 이득 벡터 형성을 위해 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 합산하는 것에 의해 획득된다.
일부 구현에서, 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 컴포넌트 주파수 영역 벡터 중 적어도 하나를 컴포넌트 이득 값으로 스케일링함으로써 형성된다.
일부 구현에서, 하나 이상의 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 위상 응답을 포함하고, 이에 의해 부대역 주파수에 걸쳐 대략적으로 일정한 그룹 딜레이를 제공하며, 그룹 딜레이에서의 변동이 청취자에게 인지되기에 중요하지 않을 정도로 충분히 작다면 그룹 딜레이는 대략적으로 일정하다.
일부 구현에서, 하나 이상의 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 위상 응답을 포함하고, 이에 의해 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 그룹 딜레이를 제공함으로써 주파수 영역 출력 오디오 신호에 대해 역상관 효과를 제공한다.
일부 구현에서, 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터에 역상관 함수를 곱함으로써 형성된다.
일부 구현에서, 필터뱅크 기반의 오디오 시스템은 시간-영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트로 변환하도록 구성된 컨버터; 및 주파수 영역 입력 신호 세트를 주파수 영역 출력 신호 세트로 변환하도록 구성된 선형 믹서를 포함하며, 선형 믹서는 주파수 종속 이득으로서 정의되는 다이렉트 컴퍼넌트 및 주파수-가변 그룹 위상 응답을 갖는 하나 이상의 역상관된 컴포넌트를 포함하는 주파수 종속 이득 함수를 제공하는 가중 계수를 포함하고, 주파수 종속 이득은 부대역 함수 세트로부터 형성되고, 각각의 부대역 함수는 다이렉트 컴포넌트 및 하나 이상의 역상관된 컴포넌트를 포함하는 대응하는 컴포넌트 전달 함수 세트로부터 형성된다.
본 명세서에 개시된 다른 구현은 시스템, 장치 및 컴퓨터-판독가능 매체에 관한 것이다. 개시된 구현의 세부사항은 첨부된 도면 및 아래의 설명에 설명되어 있다. 다른 피처, 목적 및 이점은 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백하다.
본 명세서에 개시된 특정 실시형태는 다음의 이점 중 하나 이상을 제공한다. 개시된 구현은 역상관 처리를 오디오 필터뱅크에 통합시켜, 단일 선형 믹서를 사용하여 입력 오디오 신호가 출력 오디오 신호에 매핑되도록 하고, 다중 선형 믹서를 사용하여 역상관 처리를 수행하는 기존의 오디오 필터뱅크보다 결과적으로 더 낮은 레이턴시를 가져온다.
도면에서는, 설명의 편의를 위해, 디바이스, 유닛, 명령 블록 및 데이터 요소를 나타내는 것과 같은 개략적 요소의 특정 배열 또는 순서가 도시되어 있다. 그러나, 도면에서 개략적 요소의 특정 순서 또는 배열이 처리의 특정 순서 또는 차례, 또는 처리의 분리가 필요하다는 것을 의미하는 것은 아니라는 것이 이 기술이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되어야 한다. 또한, 도면에서 개략적 요소를 포함하는 것은 그러한 요소가 모든 실시형태에서 필요하다는 것을 의미하거나, 그러한 요소에 의해 표현되는 특징이 일부 구현에서 다른 요소에 포함되지 않거나 다른 요소와 결합되지 않을 수 있음을 의미하는 것은 아니다.
또한, 실선 또는 점선 또는 화살표와 같은 연결 요소가 2개 이상의 다른 개략적 요소 사이의 연결, 관계 또는 연관을 예시하는 데 사용되는 도면에서, 임의의 이러한 연결 요소의 부재가 연결, 관계 또는 연관이 존재할 수 없다는 의미는 아니다. 다시 말해, 본 개시를 불명료하게 하지 않기 위해, 일부 구성요소 간의 연결, 관계 또는 연관은 도면에 도시되지 않는다. 또한, 예시의 편의를 위해, 단일 연결 요소를 사용하여 요소 간의 다중 연결, 관계 또는 연관을 나타낸다. 예를 들어, 연결 요소가 신호, 데이터 또는 명령의 통신을 나타내는 경우, 이러한 요소는 통신에 영향을 미치기 위해 필요할 수 있는 하나 또는 다수의 신호 경로를 나타내는 것으로 이 기술이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되어야 한다.
도 1은 하나 이상의 실시형태에 따라, 필터 어레이를 사용하여 오디오 출력 신호 세트를 생성하기 위해 필터링된 입력 오디오 신호 세트를 도시한다.
도 2는 하나 이상의 실시형태에 따른, 원하는 주파수 응답 커브를 도시한다.
도 3은 하나 이상의 실시형태에 따른, 필터뱅크 주파수 응답 세트를 도시한다.
도 4는 하나 이상의 실시형태에 따른, 전형적인 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터의 밴드패스(bandpass) 응답을 도시한다.
도 5는 하나 이상의 실시형태에 따른, 주파수에 따라 현저히 변하는 그룹 딜레이를 가진 부대역 필터의 주파수 응답을 도시한다.
도 6은 하나 이상의 실시형태에 따른, 다이렉트 믹싱 행렬 및 하나 이상의 역상관 믹싱 행렬을 이용하여 출력 신호를 생성하기 위해 입력 신호를 믹싱하는 알려진 방법을 도시한다.
도 7은 하나 이상의 실시형태에 따른, 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트로 변환시키는 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도 8은 하나 이상의 실시형태에 따른, 도 1-7을 참조하여 설명된 피처 및 프로세스를 구현하기에 적합한 시스템의 블록도를 도시한다.
다양한 도면에 사용된 동일한 참조 부호는 유사한 요소를 나타낸다.
이하의 상세한 설명에서, 설명된 다양한 실시형태의 완전한 이해를 제공하기 위해, 많은 특정 상세가 개시된다. 설명된 다양한 구현이 이들 특정 상세 없이 실행될 수 있다는 것이 이 기술이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 다른 예에서, 실시형태의 양태를 불필요하게 모호하게 하지 않도록, 잘 알려진 방법, 절차, 구성요소 및 회로는 상세하게 설명되지 않았다. 각각 서로 독립적으로 또는 다른 특징의 임의의 조합과 함께 사용될 수 있는 몇몇 특징들이 후술된다.
명명법
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "포함한다" 및 그 변형은 "포함하지만 이로 한정되지 않는"을 의미하는 개방형 용어로 이해되어야 한다. 용어 "또는"은 문맥상 명백하게 달리 나타내지 않는 한 "및/또는"으로 이해되어야 한다. 용어 "에 기초한"은 "적어도 부분적으로 에 기초한"으로 이해되어야 한다. 용어 "하나의 예시적인 구현" 및 "예시적인 구현"은 "적어도 하나의 예시적인 구현"으로 이해되어야 한다. 용어 "다른 구현"은 "적어도 하나의 다른 구현"으로 이해되어야 한다. 용어 "결정된", "결정하다" 또는 "결정하는"은 획득하는, 수신하는, 연산하는, 계산하는, 추정하는, 예측하는 또는 파생하는으로 이해되어야 한다. 또한, 이하의 설명 및 청구범위에서, 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다.
시스템 개요
도 1은 하나 이상의 실시형태에 따른, 입력 오디오 신호 세트가 필터링 되어 오디오 출력 신호 세트를 생성하는 선형 믹싱 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 예를 들어, 오디오 필터뱅크에서 구현될 수 있다. 오디오 필터뱅크는 입력 오디오 신호를 입력 오디오 신호의 다중 주파수 부대역으로 분리하는 밴드패스 필터 어레이를 포함한다. 도시된 예에서, 선형 믹싱 시스템(100)은 필터뱅크(101) 및 합산기(102)를 포함한다. N개의 입력 신호(X1...XN)는 필터뱅크(101)에 의해 처리되고 합산기(102)에 의해 함께 합산되어 M개의 출력 신호(Y1...YM)를 생성한다. 선형 믹싱 시스템(100)은 다음의 주파수 영역 입력 및 주파수 영역 출력 신호에 의해 정의될 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
식 [3]에 따라, 주파수 영역 출력 오디오 신호
Figure pct00003
는 필터링된 주파수 영역 입력 오디오 신호
Figure pct00004
의 합으로서 형성되고, 주파수 영역 입력 오디오 신호
Figure pct00005
의
Figure pct00006
에 대한 기여는 합성 주파수 영역 벡터,
Figure pct00007
에 의해 결정되며, 따라서:
Figure pct00008
이후 논의의 목적을 위해, G(f)는 예시적인 합성 주파수 영역 이득 벡터로서 지칭될 것이며, 이 용어는 식 [3] 및 [4]에서 사용된 바와 같이 합성 주파수 영역 이득 벡터
Figure pct00009
중 임의의 하나를 지칭하는 것으로 이해해야 한다.
도 2는 하나 이상의 실시형태에 따른, 필터에 대해 원하는 주파수 응답 커브를 도시한다. 예시적인 합성 주파수 영역 이득 벡터의 원하는 주파수 응답은 도 2에 도시된 바와 같이, 스무스한 함수를 생성하는 프로세스를 통해 생성될 수 있고, 주파수의 함수로서 필터 이득(20)은 사전 정의된 컨트롤 주파수 fc 1 , fc 2 ...세트, 및 상응하는 컴포넌트 이득값 w 1, w 2...에 따라 정의된다. 예를 들어, 주파수 fc 2에서 필터의 이득(21)은 도 2에서 도시된 바와 같이, 컴포넌트 이득값 w 2에 의해 설정된다. 도 2에 도시된 주파수 응답은 사전 정의된 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 개수의 가중 합산에 의해 달성된다.
도 3은 참조되는 주파수 대역 2, H 0,2 (f)의 응답(300)을 갖는 하나 이상의 실시형태에 따른 필터뱅크 주파수 응답의 세트를 도시한다. 이들 사전 정의된 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터의 주파수 응답은 이하에서 b∈[1...B]인 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터, H 0,b (f)로 지칭되고, 여기서 B는 대역의 수(예컨대, 도 3의 예시에서 B=5)이며, 각각의 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 시간 영역 임펄스 응답 h0,b (n)의 형태로 대체 표현을 갖고 있다.
실시형태에서, 원하는 필터 응답(도 2 참조)은 사전 정의된 필터뱅크 응답의 가중 합으로부터 형성될 수 있다. 이는 시간 영역 또는 주파수 영역 합산으로 표현될 수 있다:
Figure pct00010
일부 구현에서, 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 세트는 역상관 효과 생성을 위해 그들의 주파수 응답을 수정시킨 추가 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 H0,b (f)로 증대된다. 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터의 확장된 세트는 이하에서 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터로 지칭되는데, 이는 다음의 명명법으로 표현된다:
Figure pct00011
여기서, B는 부대역의 수이며 L은 역상관 함수의 수이다.
컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터의 증대된 세트는 합성 주파수 영역 이득 벡터 생성을 위해 식 [7]에서 보여지는 바와 같이 식 [5]의 수정된 형태를 적용함으로써, 필터뱅크 기반의 오디오 처리 시스템에서 사용될 수 있다:
Figure pct00012
도 4는 하나 이상의 실시형태에 따른, 전형적인 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터의 밴드패스 응답을 도시한다. 도시된 예에서, 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터, H 0,b (f)는 전체 주파수 범위의 특정 부대역 범위에 걸쳐 일반적으로 우세한 매그니튜드(magnitude) 응답(401)을 갖고 그룹 딜레이(402)는 부대역 범위에 걸쳐 실질적으로 일정하다. 필터가 오디오 신호 처리를 위해 사용될 때 그룹 딜레이에서의 변동이 청취자에게 인지되기에 중요하지 않을 정도로 충분히 작다면 그룹 딜레이는 실질적으로 일정한 것으로 간주된다.
도 5는 하나 이상의 실시형태에 따른, 주파수에 따라 현저히 변하는 그룹 딜레이를 갖는 부대역 필터의 주파수 응답을 도시한다. H l,b(f)(l≠0)와 같은 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터의 주파수 응답은 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 그룹 딜레이(502)를 나타내고, 그룹 딜레이에서의 변동은, 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터, H l,b(f)(l≠0)에 의해 필터링된 입력 오디오 신호가 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터, H 0,b (f)에 의해 필터링된 입력 오디오 신호로부터 역상관된 것으로 인지된다.
인지된 역상관 효과를 생성해낼 목적으로 넓은 주파수 범위에 걸쳐 변하는 가변 그룹 딜레이를 갖는 주파수 응답을 생성하는 방법은 해당 기술 분야에 알려져 있다. 일 실시형태에서, 알려진 역상관 주파수 응답은 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 형성을 위해 매그니튜드 응답(501)을 적용함으로써 적응될 수 있다. 일 실시형태에서, 알려진 역상관 함수 D l (f)(l∈[1...L])는 B개의 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 세트를 계산하는데 사용된다.
Figure pct00013
도 6은 하나 이상의 실시형태에 따른, 다이렉트 믹싱 행렬 및 하나 이상의 역상관 믹싱 행렬을 이용하여 출력 신호를 생성하기 위해 입력 신호를 믹싱하는 시스템(600)을 도시한다. L개의 알려진 역상관 함수 세트, D l (f)(l∈[1...L])를 고려할 때, N-채널 입력 신호(X)는 시스템(600)에 의해 처리되어 M-채널 출력 신호(Y)를 생성해낸다. 본 예시에서, 하나의 부대역(예컨대, 대역 b)에 대한 처리가 도시되고, M-채널 다이렉트 신호(603) 생성을 위해 N-채널 입력(601)(X)이 다이렉트 선형 믹싱 행렬(602)(C)(예컨대, M Х N 행렬)에 적용된다. N-채널 입력(601)은 KL 역상관 필터뱅크(612)(D l )를 통과하는 KL 채널 세트(611) 생성을 위해 선형 믹서(610)(Q l )(예컨대, KL Х N 행렬)에 의해 또한 처리되고, KL 역상관 필터뱅크(612)(D l ) 각각은 KL 채널 신호(613) 생성을 위해 주파수 응답 D L (f)을 적용하는데, 그러면 KL 채널 신호(613)는 M-채널 역상관 컴포넌트 시그널(615) 생성을 위해 선형 믹서(614)(P l )(예컨대, M Х KL 행렬)에 의해 리믹스된다. 이어서 M-채널 다이렉트 시그널(603)은 M-채널 출력(602)(Y) 생성을 위해 M-채널 역상관 컴포넌트 시그널(예컨대, 역상관 컴포넌트 시그널(615))과 함께 합해진다.
본 실시형태에서, 도 6에 도시된 처리에 대한 대안은 단일의 가중 계수 세트
Figure pct00014
로 선형 믹싱 행렬 C, Q1...QL 및 P1...PL의 함수를 교체함으로써 구현된다. 일 실시형태에 따라, 그리고 식 [4]을 다시 참조하면, 출력 채널 Ym (f)는 다음에 따라 생성될 수 있다:
Figure pct00015
식 [9]는 필터뱅크 기반의 오디오 처리 시스템에서 구현될 수 있는데, 여기서 필터의 수는 해당 기술 분야에서 사용되는 것으로 알려진 B개의 필터 대신 (L+1) x B개이다. 이러한 확장된 필터 세트는 L개의 상이한 역상관 함수에 대응하는 L x B 필터를 추가하여, 이전에 알려진 B개의 필터로 추가로 고려될 수 있다.
일부 구현에서, 식 [9]는 시간 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트 Xn(f)로 변환하도록 구성된 컨버터(예컨대, 고속 푸리에 변환)를 포함하는 오디오 필터뱅크로서 구현되며, 선형 믹서(행렬 곱셈 연산을 구현한다)는 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트 Xn(f)를 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트
Figure pct00016
로 변환하는
Figure pct00017
를 구현하기 위해 구성된다. 각각의 주파수 영역 출력 오디오 신호는 필터링된 주파수 영역 입력 오디오 신호의 합이며, 주파수 영역 입력 오디오 신호를 필터링하는데 사용되는 각각의 필터는 주파수 영역 입력 오디오 신호의 각각의 부대역 주파수 범위에 대한 복소 이득 함수에 의해 특징 지어진다. 주파수 영역 출력 오디오 신호에 대한 주파수 영역 입력 오디오 신호의 기여는 합성 주파수 영역 이득 벡터에 의해 결정된다.
일부 구현에서, 식 [9]는 시간 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트 Xn(f)로 변환하도록 구성된 컨버터(예컨대, 고속 푸리에 변환)를 포함하는 오디오 필터뱅크 시스템으로서 구현되며, 선형 믹서(프로덕트(product) 연산의 합을 구현하기 위한 소프트웨어 또는 하드웨어)는 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트 Xn(f)를 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트
Figure pct00018
로 변환하는
Figure pct00019
를 구현하기 위해 구성된다. 선형 믹서는 주파수 종속 이득으로서 정의된 다이렉트 컴포넌트 및 주파수-가변 그룹 위상 응답을 갖는 하나 이상의 역상관된 컴포넌트를 포함하는 주파수 종속 이득 함수를 제공하는 가중 계수(
Figure pct00020
의 요소)를 포함한다. 주파수 종속 이득은 부대역 함수 세트로부터 형성되고, 각각의 부대역 함수는 다이렉트 컴포넌트 및 하나 이상의 역상관된 컴포넌트를 포함하는 대응하는 컴포넌트 전달 함수의 세트로부터 형성된다.
예시적인 프로세스
도 7은 하나 이상의 실시형태에 따른, 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트로 변환시키는 예시적인 프로세스(700)의 흐름도이다. 프로세스(700)는 예를 들어 도 8을 참조하여 설명된 시스템(800)에 의해 구현될 수 있다.
프로세스(700)는 각각의 부대역 주파수 범위에 대한 복소 이득 함수를 각각 정의하는 필터링된 주파수 영역 입력 오디오 신호의 합으로서 각각의 주파수 영역 출력 오디오 신호를 계산하고, 주파수 영역 출력 오디오 신호에 대한 주파수 영역 입력 오디오 신호의 기여는 합성 주파수 영역 이득 벡터(701)에 의해 결정된다.
프로세스(700)는 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 세트(702)를 계산함으로써 합성 주파수 영역 이득 벡터를 획득함으로써 계속된다. 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 중 적어도 하나는 역상관 효과를 생성하기 위해 수정된 주파수 응답을 갖는 추가 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터로 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 증대함으로써 형성된 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터이다.
프로세스(700)는 합성 주파수 영역 이득 벡터(703)를 형성하기 위해 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 합산함으로써 계속된다.
예시적인 시스템 아키텍처
도 8은 본 개시의 예시적인 실시형태를 구현하기에 적합한 예시적인 시스템(800)의 블록도를 나타낸다. 시스템(800)은 호출 서버, 사용자 장비, 회의실 시스템, 홈 시어터 시스템, 가상 현실(VR) 장비 및 몰입형 콘텐츠 수집 디바이스를 포함하지만 이로 한정되지 않는 하나 이상의 서버 컴퓨터 또는 임의의 클라이언트 디바이스를 포함한다. 시스템(800)은 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 웨어러블 컴퓨터, 차량 컴퓨터, 게임 콘솔, 서라운드 시스템, 키오스크 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 소비자 디바이스를 포함한다.
도시된 바와 같이, 시스템(800)은 예를 들어 리드 온리 메모리(ROM)(802)에 저장된 프로그램 또는 예를 들어, 저장 유닛(808)으로부터 랜덤 액세스 메모리(RAM)(803)에 로딩된 프로그램에 따라 다양한 프로세스를 수행할 수 있는 중앙 처리 장치(CPU)(801)를 포함한다. RAM(803)에는, CPU(801)가 다양한 프로세스를 수행할 때 필요한 데이터도 필요에 따라 저장된다. CPU(801), ROM(802) 및 RAM(803)은 버스(804)를 통해 서로 연결된다. 입/출력(I/O) 인터페이스(805)도 버스(804)에 연결된다.
다음의 구성요소가 I/O 인터페이스(805)에 연결된다: 키보드, 마우스 등을 포함할 수 있는 입력 유닛(806); 액정 디스플레이(LCD)와 같은 디스플레이 및 하나 이상의 스피커를 포함할 수 있는 출력 유닛(807); 하드 디스크, 또는 다른 적절한 저장 디바이스를 포함하는 저장 유닛(808); 및 네트워크 카드(예를 들어, 유선 또는 무선)와 같은 네트워크 인터페이스 카드를 포함하는 통신 유닛(809).
일부 구현에서, 입력 유닛(806)은 다양한 포맷(예를 들어, 모노, 스테레오, 공간, 몰입형 및 다른 적절한 포맷)으로 오디오 신호의 캡처를 가능하게 하는 (호스트 디바이스에 따라) 상이한 위치에 하나 이상의 마이크로폰을 포함한다.
일부 구현에서, 출력 유닛(807)은 다양한 수의 스피커를 갖는 시스템을 포함한다. (호스트 디바이스의 능력에 따라) 출력 유닛(807)은 오디오 신호를 다양한 포맷(예를 들어, 모노, 스테레오, 몰입형, 바이노럴, 및 다른 적절한 포맷)으로 렌더링할 수 있다.
통신 유닛(809)은 (예를 들어, 네트워크를 통해) 다른 디바이스와 통신하도록 구성된다. 드라이브(810)는 또한 필요에 따라 I/O 인터페이스(805)에 연결된다. 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, 플래시 드라이브 또는 다른 적절한 제거 가능 매체와 같은 이동식 매체(811)가 드라이브(810)에 장착되어, 그로부터 판독된 컴퓨터 프로그램이 필요에 따라 저장 유닛(808)에 설치된다. 이 기술이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자는 비록 시스템(800)이 전술된 구성요소를 포함하는 것으로 설명되지만, 실제 적용에 있어서는 이러한 구성요소의 일부를 추가, 제거 및/또는 교체하는 것이 가능하고, 이러한 모든 수정 또는 변경이 모두 본 개시의 범위에 속한다는 것을 이해할 것이다.
본 개시의 예시적인 실시형태에 따르면, 전술된 프로세스는 컴퓨터 소프트웨어 프로그램으로서 또는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 상에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 실시형태는 기계 판독 가능한 매체 상에서 유형적으로 구현된 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하고, 컴퓨터 프로그램은 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함한다. 이러한 실시형태에서, 컴퓨터 프로그램은, 도 8에 도시된 바와 같이, 통신 유닛(809)을 통해 네트워크로부터 다운로드 및 탑재될 수 있고, 그리고/또는 이동식 매체(811)로부터 설치될 수 있다.
일반적으로, 본 개시의 다양한 예시적인 실시형태는 하드웨어 또는 특수 목적 회로(예를 들어, 제어 회로), 소프트웨어, 로직 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전술된 유닛은 제어 회로(예를 들어, 도 8의 다른 구성요소와 조합된 CPU)에 의해 실행될 수 있고, 따라서 제어 회로는 본 개시에서 설명된 동작을 수행할 수 있다. 일부 양태는 하드웨어로 구현될 수 있는 반면, 다른 양태는 컨트롤러, 마이크로프로세서 또는 다른 컴퓨팅 디바이스(예를 들어, 제어 회로)에 의해 실행될 수 있는 펌웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 본 개시의 예시적인 실시형태의 다양한 양태가 블록도로서, 흐름도로서, 또는 일부 다른 그림 표현을 사용하여 예시되고 설명되지만, 본 명세서에 설명된 블록, 장치, 시스템, 기술 또는 방법은 비제한적인 예로서, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특수 목적 회로 또는 로직, 범용 하드웨어 또는 제어기 또는 다른 컴퓨팅 디바이스, 또는 이들의 일부 조합으로 구현될 수 있음이 인식될 것이다.
추가로, 흐름도에 도시된 다양한 블록은 방법 단계로서, 및/또는 컴퓨터 프로그램 코드의 작동으로 인한 작업으로서, 및/또는 관련 함수(들)를 수행하도록 구성된 복수의 결합된 로직 회로 요소로서 볼 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 실시형태는 기계 판독 가능한 매체 상에 유형적으로 구현된 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하고, 컴퓨터 프로그램은 전술한 바와 같은 방법을 수행하도록 구성된 프로그램 코드를 포함한다.
본 개시의 맥락에서, 기계/컴퓨터 판독 가능한 매체는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 이들과 결합하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 유형의 매체일 수 있다. 기계/컴퓨터 판독 가능한 매체는 기계/컴퓨터 판독 가능한 신호 매체 또는 기계/컴퓨터 판독 가능한 저장 매체일 수 있다. 기계/컴퓨터 판독 가능한 매체는 비일시적일 수 있고, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스, 또는 이들의 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않을 수 있다. 기계/컴퓨터 판독 가능한 저장 매체의 보다 구체적인 예에는 하나 이상의 전선을 갖는 전기 접속, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, RAM, ROM, 지울 수 있는 프로그램 가능한 리드 온리 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, 휴대용 콤팩트 디스크 리드 온리 메모리(CD-ROM), 광 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스, 또는 이들의 적절한 조합이 포함될 것이다.
본 개시의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 작성될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램 코드는 컴퓨터의 프로세서 또는 다른 프로그래밍 가능한 데이터 처리 장치에 의해 실행될 때, 프로그램 코드로 인해 흐름도 및/또는 블록 다이어그램에서 지정된 함수/작업이 구현되도록, 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 제어 회로를 갖는 다른 프로그래밍 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공될 수 있다. 프로그램 코드는 전적으로 컴퓨터에서, 부분적으로 컴퓨터에서, 독립 실행형 소프트웨어 패키지로서, 부분적으로는 컴퓨터에서 그리고 부분적으로는 원격 컴퓨터에서, 또는 전적으로 원격 컴퓨터나 서버에서 실행되거나, 하나 이상의 원격 컴퓨터 및/또는 서버에 걸쳐 배포될 수 있다.
이 문서가 많은 특정 구현의 상세를 포함하지만, 이들은 청구될 수 있는 범위에 대한 한정으로 해석되어서는 안 되며, 오히려 특정 실시형태에 특수할 수 있는 특징의 설명으로 해석되어야 한다. 개별 실시형태와 관련하여 본 명세서에 설명된 소정의 특징은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태와 관련하여 설명된 다양한 특징은 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 다중 실시형태에서 구현될 수도 있다. 또한, 특징들이 소정의 조합으로 작용하는 것으로 전술될 수 있고, 심지어 초기에 그렇게 청구될 수도 있지만, 청구된 조합의 하나 이상의 특징은 일부 경우에 이러한 조합에서 제거될 수 있으며, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형에 관한 것일 수 있다. 도면에 도시된 로직 흐름은 원하는 결과를 얻기 위해 도시된 특정 순서 또는 순차적 순서를 필요로하지 않는다. 또한, 설명된 흐름으로부터 다른 단계가 제공되거나 단계가 제거될 수 있으며, 다른 구성요소가 설명된 시스템에 추가되거나 시스템으로부터 제거될 수 있다. 따라서, 다른 구현은 이하의 청구범위의 범위 내에 있다.

Claims (14)

  1. 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트로 변환하는 방법으로서, 상기 방법은:
    하나 이상의 프로세서를 사용하여, 필터링된 주파수 영역 입력 오디오 신호의 합으로서 각각의 주파수 영역 출력 오디오 신호를 계산하는 것을 포함하고, 상기 주파수 영역 입력 오디오 신호를 필터링하는데 사용되는 각각의 필터는 상기 주파수 영역 입력 오디오 신호의 각각의 부대역 주파수 범위에 대한 복소 이득 함수에 의해 특징 지어지고, 상기 주파수 영역 출력 오디오 신호에 대한 상기 주파수 영역 입력 오디오 신호의 기여는 합성 주파수 영역 이득 벡터에 의해 결정되며, 상기 합성 주파수 영역 이득 벡터는:
    상기 하나 이상의 프로세서를 사용하여 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 세트를 계산하는 것 - 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 중 적어도 하나는 역상관 효과를 생성하기 위해 수정된 주파수 응답을 갖는 추가 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터로 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 증대시킴으로써 형성된 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터임 -; 및
    상기 합성 주파수 영역 이득 벡터 형성을 위해 상기 하나 이상의 프로세서를 사용하여 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 합산하는 것에 의해 획득되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 상기 컴포넌트 주파수 영역 벡터 중 적어도 하나를 컴포넌트 이득 값으로 스케일링함으로써 형성되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 이상의 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 상기 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 위상 응답을 포함하고, 이에 의해 상기 부대역 주파수에 걸쳐 실질적으로 일정한 그룹 딜레이를 제공하며, 상기 그룹 딜레이에서의 변동이 청취자에게 인지되기에 중요하지 않을 정도로 작다면 상기 그룹 딜레이는 실질적으로 일정한, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 상기 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 위상 응답을 포함하고, 이에 의해 상기 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 그룹 딜레이를 제공하여 상기 역상관 효과를 제공하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터에 역상관 함수를 곱함으로써 형성되는, 방법.
  6. 시스템으로서:
    하나 이상의 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 프로세서에 의한 실행 시, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법의 동작을 수행하게 하는 명령을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는, 시스템.
  7. 하나 이상의 프로세서에 의한 실행 시, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법의 동작을 수행하게 하는 명령을 저장하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  8. 역상관 컴포넌트를 갖는 오디오 필터뱅크로서:
    시간 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트로 변환하도록 구성된 컨버터; 및
    상기 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 출력 오디오 신호 세트로 변환하도록 구성된 선형 믹서를 포함하고, 각각의 주파수 영역 출력 오디오 신호는 필터링된 주파수 영역 입력 오디오 신호의 합이고, 상기 주파수 영역 입력 오디오 신호를 필터링하는 데 사용되는 각각의 필터는 상기 주파수 영역 입력 오디오 신호의 각각의 부대역 주파수 범위에 대한 복소 이득 함수에 의해 특징 지어지고, 상기 주파수 영역 출력 오디오 신호에 대한 상기 주파수 영역 입력 오디오 신호의 기여는 합성 주파수 영역 이득 벡터에 의해 결정되는, 오디오 필터뱅크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 합성 주파수 영역 이득 벡터는:
    컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 계산하는 것 - 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터 중 적어도 하나는 상기 주파수 영역 출력 오디오 신호에 대해 역상관 효과를 생성하기 위해 수정된 주파수 응답을 갖는 추가 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터로 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 증대시킴으로써 형성된 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터임 -; 및
    상기 합성 주파수 영역 이득 벡터 형성을 위해 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터를 합산하는 것에 의해 획득되는, 오디오 필터뱅크.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 상기 컴포넌트 주파수 영역 벡터 중 적어도 하나를 컴포넌트 이득 값으로 스케일링함으로써 형성되는, 오디오 필터뱅크.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 상기 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 위상 응답을 포함하고, 이에 의해 상기 부대역 주파수에 걸쳐 대략적으로 일정한 그룹 딜레이를 제공하며, 상기 그룹 딜레이에서의 변동이 청취자에게 인지되기에 중요하지 않을 정도로 작다면 상기 그룹 딜레이는 대략적으로 일정한, 오디오 필터뱅크.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 상기 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 위상 응답을 포함하고, 이에 의해 상기 부대역 주파수 범위에 걸쳐 변하는 그룹 딜레이를 제공함으로써 상기 주파수 영역 출력 오디오 신호에 대해 상기 역상관 효과를 제공하는, 오디오 필터뱅크.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 역상관 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터는 상기 컴포넌트 주파수 영역 이득 벡터에 역상관 함수를 곱함으로써 형성되는, 오디오 필터뱅크.
  14. 필터뱅크 기반의 오디오 시스템으로서:
    시간-영역 입력 오디오 신호 세트를 주파수 영역 입력 오디오 신호 세트로 변환하도록 구성된 컨버터; 및
    상기 주파수 영역 입력 신호 세트를 주파수 영역 출력 신호 세트로 변환하도록 구성된 선형 믹서를 포함하며, 상기 선형 믹서는 주파수 종속 이득으로서 정의되는 다이렉트 컴퍼넌트 및 주파수-가변 그룹 위상 응답을 갖는 하나 이상의 역상관된 컴퍼넌트를 포함하는 주파수 종속 이득 함수를 제공하는 가중 계수를 포함하고, 상기 주파수 종속 이득은 부대역 함수 세트로부터 형성되고, 각각의 부대역 함수는 다이렉트 컴포넌트 및 하나 이상의 역상관된 컴포넌트를 포함하는 대응하는 컴포넌트 전달 함수 세트로부터 형성되는, 오디오 시스템.
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