JP2012130009A - バーチャルサラウンドレンダリングのためのスピーカアレイ - Google Patents

Abstract

【課題】バーチャルサラウンドレンダリングを可能にするスピーカアレイを提供すること。
【解決手段】バーチャルサウンドレンダリングオーディオデバイスであって、該バーチャルサウンドレンダリングオーディオデバイスは、該アップミキサーは、第一の複数のオーディオチャネル信号を受信し、アップミクシングされた出力信号および関連する出力サラウンド信号を生成する、アップミキサーと、サラウンドレンダラーであって、該サラウンドレンダラーは、第二の複数のオーディオチャネル信号を受信し、該第二の複数のオーディオ信号の各々は、関連する出力サラウンド信号に結合され、複数の変換器信号を生成し、少なくとも該第二の複数の変換器信号のうちの一部は、各々、関連するアップミクシングされた出力信号に結合される、サラウンドレンダラーとを含む、バーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
【選択図】図３

Description

（背景）
（１．発明の分野）
本発明は、バーチャルスピーカサウンドシステムに関する。より具体的には、後部サラウンドチャネルをレンダリングする、デジタル信号処理およびスピーカアレイに関する。

（２．関連技術）
一般的には、いくつかのスピーカのみによってサラウンドサウンドを再生することは、空間強調技術を採用している。聴取者の前に配列されたいくつかのラウドスピーカからサラウンドサウンドを再生することを可能にする空間強調技術は、現在多くの異なる納入業者から入手可能である。そのような用途の例は、マルチメディアモニターまたはラップトップの中へ一体化された小さな変換器を用いてレンダリングする、ホームシアターシステム（後部スピーカが設置される必要がない）、サラウンド映画およびコンピュータゲームにおける３Ｄサウンド再生を含む。通常、頭部を大きく動かすことすら許容しない非常に狭いスイートスポット、強力な画像化、軸外れの音調のひずみ、聴取者が頭部の向きを変えたときに感じられる位相性および耳の圧力のような明らかな問題が生じるので、傾聴体験は全く説得力がない。

いくつかのスピーカのみによってサランドサウンドを提供する１つのアプローチは、空間強調中にマルチウェイクロストークキャンセラーを採用することである。しかし、このアプローチは、精密な頭部モデルに基づいた正確な耳信号を生成するために高次逆フィルタマトリックスを要求し、これは、聴取者の頭部が正確な意図された位置にない場合、軸外れの音質の低下という結果になる。

従来のクロストークキャンセラー回路が二対の変換器に接続するクロスオーバーフィルタに先立って用いられる場合、信号処理アプローチが適用される。しかし、このアプローチは、成功を限定させる。なぜならば、クロストークキャンセラーフィルタは、変換器対のどちらに対しても最適化されないからである。

そのため、サラウンドサウンドの再生を改善するバーチャルサラウンドレンダリングを可能にするスピーカアレイに対する必要性が存在する。特に、バーチャルサラウンドサウンドのエラー強さおよび軸外れの音調の両方を改善することが望ましい。

（概要）
上記を考慮すると、デジタル信号プロセッサが提供されることによってステレオまたはサラウンドオーディオ信号を処理し、バーチャルサラウンドを聴取者の前に配列されたスピーカのみを用いてレンダリングし、頭部の動きにエラー強さがあり、先行アプローチよりも優れた低い軸外れの調子を有する、バーチャルサラウンドサウンドという結果になる。デジタル信号プロセッサは、スピーカアレイと、クロスオーバー回路一次頭部関連フィルタを採用することによって延長されたステレオ正面チャネルの幅および深さを有する後部サラウンドチャネルと、アップミクシングマトリックスと、遅延線のアレイとに対してレンダリングし、早期反射を生成する。上で言及された特徴および下で説明される特徴は、それぞれ示された組み合わせでのみ用いられ得るが、他の組み合わせまたは単独でも発明の範囲から逸脱せずに用いられ得ることは、理解されるべきである。

本発明の他のデバイス、装置、システム、方法、特徴および利点は、以下の図および詳細な説明を精査すると、当業者には明らかであるか、または明らかとなる。全てのこのようなさらなるシステム、方法、特徴、利点は、説明内に含まれ、発明の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。

例えば、本発明は、以下の項目を提供する。
（項目１）
バーチャルサウンドレンダリングオーディオデバイスであって、
該バーチャルサウンドレンダリングオーディオデバイスは、
アップミキサーであって、該アップミキサーは、第一の複数のオーディオチャネル信号を受信し、アップミクシングされた出力信号および関連する出力サラウンド信号を生成する、アップミキサーと、
サラウンドレンダラーであって、該サラウンドレンダラーは、第二の複数のオーディオチャネル信号を受信し、該第二の複数のオーディオ信号は、それぞれ、関連する出力サラウンド信号に結合され、複数の変換器信号を生成し、該第二の複数の変換器信号のうちの少なくとも一部分は、各々、関連するアップミクシングされた出力信号に結合される、サラウンドレンダラーと
を含む、バーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目２）
上記第一の複数のオーディオチャネル信号は、少なくとも左チャネル信号と、右チャネル信号と、中央チャネル信号とを含む、上記項目に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目３）
上記中央チャネル信号は、上記右チャネル信号と上記左チャネル信号との両方に結合される、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオシステム。
（項目４）
上記アップミキサーは、ステレオ幅調節セクションおよび距離調節セクションを含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目５）
上記ステレオ幅調節セクションは、第一の負の交差係数パラメータを含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目６）
上記ステレオ幅調節セクションは、上記関連する出力サラウンド信号に関連付けられた第二の負の交差係数パラメータをさらに含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目７）
上記ステレオ幅調節セクションは、上記アップミキサーにおいて受信された上記複数のオーディオチャネル信号の各々に関連付けられたシェルフフィルタをさらに含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目８）
上記距離調節セクションは、上記出力信号および関連する出力サラウンド信号の各々に関連付けられた遅延パラメータを含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目９）
上記遅延の各々は、それぞれの振幅パラメータを有する、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目１０）
上記サラウンドレンダラーは、分離され、かつ、低域フィルタおよび高域フィルタを通過した上記出力サラウンド信号の各々をさらに含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目１１）
第一の複数のコンバイナをさらに含み、該第一の複数のコンバイナは、第一の低域フィルタの出力から、他の低域フィルタの各々からの遅延された出力を減算する、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目１２）
第二の複数のコンバイナをさらに含み、該第二の複数のコンバイナは、第一の高域フィルタの出力から、上記高域フィルタの各々からのクロストークキャンセラー出力を減算する、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目１３）
上記クロストークキャンセラーのクロスオーバー周波数は、５００Ｈｚから２０００Ｈｚの範囲である、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
（項目１４）
バーチャルサラウンドレンダリングの方法であって、
該方法は、
第一の複数のオーディオチャネル信号をアップミキサーにおいて受信するステップと、
該第一の複数のオーディオチャネル信号の受信に応答して、アップミクシングされた出力信号および関連する出力サラウンド信号を生成するステップと、
第二の複数のオーディオチャネル信号をサラウンドレンダラーにおいて受信するステップと、
該サラウンドレンダラーにおける該第二の複数のオーディオチャネル信号の受信に応答して、該第二の複数のオーディオチャネル信号の各々を、関連する出力サラウンド信号に結合するステップと、
複数の変換器信号を生成するステップであって、該複数の変換器信号のうちの少なくとも一部分は、各々、関連するアップミクシングされた出力信号に結合される、ステップと
を含む、方法。
（項目１５）
上記第一の複数のオーディオチャネル信号の受信は、少なくとも左チャネル信号と、右チャネル信号と、中央チャネル信号とを受信することを含む、上記項目に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
（項目１６）
上記中央チャネル信号を上記右チャネル信号と上記左チャネル信号との両方に結合することを含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
（項目１７）
上記アップミキサーは、ステレオ幅調節セクションおよび距離調節セクションを含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
（項目１８）
第一の負の交差係数パラメータを、上記幅調節セクション内で上記第一の複数のオーディオチャネル信号に適用することを含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
（項目１９）
上記ステレオ幅調節セクションは、上記関連する出力サラウンド信号に関連付けられた第二の負の交差係数パラメータを適用することをさらに含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
（項目２０）
上記ステレオ幅調節セクションは、シェルフフィルタに関連付けられた上記アップミキサーにおいて受信された上記複数のオーディオチャネル信号の各々にフィルタをかけることをさらに含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
（項目２１）
上記距離調節セクションは、上記出力信号および関連する出力サラウンド信号の各々を遅延パラメータによって遅延させることを含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
（項目２２）
上記遅延の各々は、それぞれの振幅パラメータを有する、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
（項目２３）
上記サラウンドレンダラーは、低域フィルタおよび高域フィルタを通して分離された後の上記出力サラウンド信号の各々をフィルタにかけることをさらに含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
（項目２４）
第一の複数のコンバイナを用いて、第一の低域フィルタの出力から他の低域フィルタの各々からの遅延された出力を減算することをさらに含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
（項目２５）
第二の複数のコンバイナを用いて、第一の高域フィルタの出力から上記高域フィルタの各々からのクロストークキャンセラー出力を減算することをさらに含む、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリング。
（項目２６）
上記クロストークキャンセラーのクロスオーバー周波数は、５００Ｈｚから２０００Ｈｚの範囲である、上記項目のいずれかに記載のバーチャルサラウンドレンダリング。

（摘要）
それぞれ周波数バンドにおいて両耳間時間差限局性および両耳間レベル差限局性刺激に類似し、ファントム画像化および過剰な調子を避ける、一次頭部関連モデルを採用する２方向アプローチによるバーチャルサラウンドサウンドの生成のためのアプローチおよびデバイスが用いられた。

下の説明は、以下の図を参照することによってより理解され得る。図における構成要素は、必ずしも一定の縮小比ではなく、代わりに、発明の原理を例示することに強調が置かれている。図において、類似の参照数字は異なる図を通して対応する部分を指す。

図１は、本発明の実装の一例に従ったスピーカアレイの図である。 図２は、本発明の実装の一例に従ったデジタル信号プロセッサの簡略化されたブロック図である。 図３は、本発明の実装の一例に従った図１のスピーカアレイに連結された図２のデジタル信号プロセッサに設けられた５チャネルサラウンドレンダラーのブロック図である。 図４は、本発明の実装の一例に従った図３のサラウンドレンダラーのブロック図である。 図５は、本実装の一例に従った図３の５チャネルサラウンドレンダラーの中央部分および１２度軸外れにおける加算された応答のグラフである。 図６は、本発明の実装の一例に従った図３の２イン４アウトアップミキサーのブロック図である。 図７は、本発明の実装の一例に従った早期反射に対する図６のシェルビングフィルタの出力のグラフである。 図８は、本発明の実装の一例に従ったバーチャルサラウンドレンダリングするステップの流れ図である。

（詳細な説明）
以下の例示的実装の説明は、例示の目的のみのために与えられ、限定的意味において取られるべきではないことが理解されるべきである。図面において示される機能ブロック、モジュールまたはユニットの例の区分は、それらの機能ブロック、モジュールまたはユニットが必ず物理的に別個のユニットとして実装されることを示していると解釈されるべきでない。示されるか、または説明される機能的ブロック、モジュールまたはユニットは、別個のユニット、回路、チップ、関数、モジュールまたは回路要素として実装され得る。１つ以上の機能的ブロックまたはユニットは、また、共通の回路、チップ、回路要素またはユニットに実装され得る。

図１において、発明の実装の一例に従ったスピーカアレイまたはサウンドバー１０２の図１００が描写される。スピーカアレイ１０２は、スピーカおよび関連する変換器１０４、１０６、１０８および１１０のような２つ以上のスピーカを有し得る。変換器は、２つの小さな内部変換器１０６および１０８ならびに２つの大きな外部変換器１０４および１１０であり得る。スピーカアレイ１０２は、一般的に聴取者の前に設置される。スピーカアレイを搭載する例は、フラットスクリーンテレビより上または下である。

図２を参照すると、発明の実装の一例に従ったデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２０２の簡略化されたブロック図２００が示される。デジタル信号プロセッサは、メモリ２０６のような１つ以上のメモリ、２０８のようなアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバーター、クロック２１０、個別部品２１２、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバーター２１４に連結されたコントローラー２０４を有し得る。１つ以上のアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバーター２０８によって受信され得、コントローラー２０４、メモリ２０６および個別部品２１２によって処理されるデジタル信号に変換され得る。処理された信号は、Ｄ／Ａコンバーター２１４を通して出力され、サウンドバー１０２のような他のデバイスにさらに増幅または渡され得る。

図３において、発明の実装の一例に従った図１のスピーカアレイ１０２に連結された図２のＤＳＰ２０２に実装された４チャネルサラウンドレンダラー３０２を有するバーチャルサラウンドサウンドプロセッサ（ＶＳＳＰ）２０２のブロック図３００が描写される。ＶＳＳＰ２０２は、左チャネルＬ３０２、中央チャネルＣ３０４、右チャネルＲ３０６オーディオを容認するコネクタを有し得る。中央チャネルＣ３０４からのオーディオは左チャネルＬ３０２にコンバイナ３０８によって結合され、右チャネルＲ３０６にコンバイナ３１０によって結合される。コンバイナ３０８および３１０からの出力は、２イン４アウトアップミキサー３１２へ渡される。２イン４アウトアップミキサー３１２の出力は、４つの出力信号（Ｏｕｔ＿Ｌ３１４、Ｏｕｔ＿Ｒ３１６、Ｓｕｒｒ＿ｏｕｔ＿Ｌ３１８およびＳｕｒｒ＿Ｏｕｔ＿Ｒ３２０）である。Ｓｕｒｒ＿ｏｕｔ＿Ｌ信号３１８は、左側信号３２２にコンバイナ３２４によって結合され、Ｓｕｒｒ＿ｏｕｔ＿Ｒ信号３２０は、右側信号３２６にコンバイナ３２８によって結合される。コンバイナ３２４および３２８からの出力は、サラウンドレンダラー３０２へ渡される。出力は、サラウンドレンダラー３０２、Ａ＿Ｌ３３０、Ａ＿Ｒ３３２、Ｂ＿Ｌ３３４およびＢ＿Ｒ３３６から信号を送る。Ａ＿Ｌ信号３３０は、Ｏｕｔ＿Ｌ信号３１４にコンバイナ３３８によって結合され得、サウンドバー１０２におけるスピーカ１０４へ連結され得る。Ｏｕｔ＿Ｒ信号３１６は、Ａ＿Ｒ信号３３２にコンバイナ３４０によって結合され得、サウンドバー１０２におけるスピーカ１１０へ連結され得る。Ｂ＿Ｌ信号３３４およびＢ＿Ｒ信号３３６は、それぞれ、サウンドバー１０２におけるスピーカ１０６および１０８へ連結される。

中央チャネルＣ３０４は、左入力チャネルＬ３０２および右入力チャネルＲ３０６へ、それぞれ、減衰率ｈ_１を介して加えられる。一般的には、ｈ１は、ｈ_１＝０．４として設定され得、現在の例においては約−８ｄＢである。加算された信号は、２イン４アウトアップミキサー３１２（メインステレオ出力Ｏｕｔ＿Ｌ３１４、Ｏｕｔ＿Ｒ３１６およびサラウンド出力Ｓｕｒｒ＿Ｏｕｔ＿Ｌ３１８、Ｓｕｒｒ＿Ｏｕｔ＿Ｒ３２０を生成する）の入力ＩＮ＿ＬおよびＩＮ＿Ｒ（コンバイナ３０８および３１０の出力）に接続される。メイン出力は、外部変換器対１０４および１１０を２つの加算ノードまたはコンバイナ３３８および３４０を介してフィードする信号に直接加えられる。２イン４アウトアップミキサー３１２のサラウンド出力は、それぞれ、率ｈ_３によって積算され、コンバイナ３２４および３２８によってサラウンド入力チャネルＬＳ３２２およびＲＳ３２６（計数逓減率ｈ_２によって積算される）へ加えられる。結果の加算された入力信号は、４つの信号（外部変換器対１０４および１１０へ加算ノード（コンバイナ３３８および３４０）を介して接続された第一の対Ａ＿Ｌ３３０およびＡ＿Ｒ３３２ならびに内部変換器対１０６および１０８へ接続された第二の対Ｂ＿Ｌ３３４およびＢ＿Ｒ３３６）を生成するサラウンドレンダラー３０２の入力へ接続される。

２イン４アウトミキサー３１２において採用される計数逓減率の一般的な値は、ｈ_２＝２．３、ｈ_３＝１．９であり得るが、他の値が用途およびユーザの嗜好に依り他の実装において用いられ得る。コンピュータモニター用途の場合において、外部変換器１０４および１１０は、（４０〜５０）ｃｍ離間され得、内部対１０６および１０８は、（６〜１０）ｃｍ離間され得る。これは、傾聴距離８０ｃｍにおいて、外部対１０４および１１０に対して＋／−（１４〜１７）°の聴取者の頭部への角度スパンに対応し、内部対１０６および１０８に対して＋／−（２〜４）°に対応する。外部変換器１０４および１１０が大きなＴＶスクリーンの縁に、例えば約１５０ｃｍ離間して配置され、内部変換器１０６および１０８が３０ｃｍ離間して配置されるホームシアターシステム実装においては、２５０〜３００ｃｍの傾聴距離における類似する角度スパンになる。設計パラメータは、主に角度スパンに依り、そのため、例示的用途の両方に対して同じであり得る。

図４を参照すると、発明の実装の一例に従った図３のサラウンドレンダラー３０２のブロック図４００が描写される。２チャネル（コンバイナ３２４からの）入力信号Ｓｕｒｒ＿Ｉｎ＿Ｌ、（コンバイナ３２８からの）Ｓｕｒｒ＿Ｉｎ＿Ｒは、まずスペクトルが、特定のクロスオーバー周波数ｆ_ｃ４１０でクロスオーバーネットワークによって２つの信号に分割され、低域フィルタＬＰ４０２および４０４の対、高域フィルタＨＰ４０６および４０８の対を含む。クロスオーバー周波数ｆ_ｃは、単純な頭部モデルが有効であるように（一般的には、ｆ_ｃ＝５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ）選ばれる。クロスオーバーフィルタは、低次再帰型フィルタ（例えば、二次バターワース（ＢＷ）フィルタまたは四次リンクウィッツライリー（ＬＲ）フィルタ）であり得る。低域セクションは、さらに率ｇ_１４１２によって計数逓減される。

次いで、低域フィルタをかけられた信号対は、非再帰型（一次）クロストークキャンセラーセクションを遅延セクションＨＤ４１４および４１６によって形作られたクロスパスによって通過する。遅延セクションＨＤ４１４および４１６は、それぞれ、ｄ_１サンプルの純粋遅延を表し、利得ｇ_２４１８が後続する。クロスパス出力は、それぞれダイレクトパスからコンバイナ４２０および４２２によって減算され、それによって、右変換器から左耳へ、左変換器から右耳へ到達する信号をキャンセルする。７００Ｈｚより下の低周波数において、両耳間時間差（ＩＴＤ）は、際立った限局性刺激であり、７００Ｈｚより上の周波数範囲において、両耳間レベル差（ＩＬＤ）は、より支配的となる。特定の傾聴角度において、クロストークパスにおけるパス差は、４８ｋＨｚのサンプリング率においてｄ_１＝（４．．．８）サンプルの遅延値に対応する。

高域フィルタをかけられた信号対は、第二のクロストークキャンセラーによってクロスパスにおける一次低域フィルタＨＣ４２４および４２６で処理され、クロスパスは、−３ｄＢカットオフ周波数ｆ_ｔ４２８によって特徴付けられるのみである。ＨＣ４２４および４２６に対して実験的に決定された値は、現在の実装においてｆ_ｔ＝（３．．．４）ｋＨｚである。このセクションにおいて、さらなる遅延または利得パラメータは要求されない。ＨＣ４２４の出力は、ＨＰ４０８の出力からコンバイナ４３０によって減算され、出力信号Ｂ＿Ｒという結果になる。同様に、ＨＣ４２６の出力は、ＨＰ４０６の出力からコンバイナ４２８によって減算され、出力信号Ｂ＿Ｌという結果になる。

説明された２方向アプローチによって、それぞれ周波数バンドにおいてＩＴＤおよびＩＬＤ限局性刺激に類似する一次頭部関連モデルが用いられてきた。それによって、先行技術において教示される高次頭部関連フィルタは避けられており、より少ない軸外れの調子、位相性および耳圧力のより不快でない感覚という結果になる。

クロスパス利得率に対して有用な範囲は、一般的にはｇ_２＝（０．３．．．０．９）である。しかし、最大セパレーション（聴取者の耳をまたぐ軸に沿ったバーチャル画像）における１つの結果に近い値は、最大バスブーストを要求し、その量は、利得率ｇ_１の選択によって設定され得る。コンピュータモニターシステムに対する一般的な設計例は：
ＬＰ，ＨＰ＝二次ＢＷセクション、ｆ_ｃ＝８００Ｈｚ
ｇ_１＝−３．０、
ＨＤ＝遅延ｄ_１の周波数応答＝４サンプル、
ｇ_２＝０．７、
ＨＣ＝一次低域、ｆ_ｔ＝３．５ｋＨｚである。

中央位置における周波数応答は、モノラル入力によって、
ｇ_１・ＬＰ・（１−ｇ_２・ＨＤ）＋ＨＰ・（１−ＨＣ）である。

軸外れ位置において、左外部変換器と右外部変換器との間のさらなるパス長さ差ＨＤ_１は、周波数応答式
ｇ_１・ＬＰ・（１−ｇ_２・ＨＤ）・（１＋ＨＤ_１）／２＋ＨＰ・（１−ＨＣ）につながる。

図５において、図３の５チャネルサラウンドレンダラー３０２の中央位置および１２度軸外れにおける加算された応答のグラフ５００が発明の実装の一例に従って示される。仮定の１２°の軸外れの角度（左外部変換器と右外部変換器との間のパス長さ差ＨＤ_１＝１３サンプル遅延という結果になる）において、私たちは、有意に平坦であり、さらなる均等化を要求しない軸上の応答５０２を有し、一方で、軸外れの応答５０４は、１．５ｋＨｚの周りに干渉ディップを示すのみであるグラフ５００において示される結果を得た。干渉ディップは、調子として強く知覚されず、メインステレオ信号Ｌ３０２、Ｒ３０６およびＣ３０４によってさらにマスクされる。

図６を参照すると、発明の実装の一例に従った図３の２イン４アウトアップミキサー３１２のブロック図６００が描写される。２イン４アウトアップミキサー３１２の目的は、延長されたステレオ幅および正面サウンドステージの調節可能な知覚された距離を提供することと、２チャネルのみの信号供給源（伝統的な信号供給源）の場合のために向上された空間経験を作ることとである。

ステレオ幅調節は、ステレオ幅調節セクション６０１において、メインステレオ対Ｏｕｔ＿Ｌ３１４、Ｏｕｔ＿Ｒ３１６に対して負の交差係数ｂ_１６０２およびバーチャルサラウンド対Ｓｕｒｒ＿Ｏｕｔ＿Ｌ３１８、Ｓｕｒｒ＿Ｏｕｔ＿Ｒ３２０に対してｂ_２６０４をそれぞれ有する２つの線形２×２マトリックスによって達成され得る。パラメータの有用な範囲は、１に近い値に対して最大セパレーションを有する区間［０．．．１］である。現在の例示的実装に対して選ばれた値は、ｂ_１＝０．０４、ｂ_２＝０．３３である。

知覚されたサウンドステージの距離は、距離調節セクション６０５において個別の反射されたエネルギーの付加によってスピーカベースを超えて増やされ得る。反射の振幅が高くなり、反射が直接音（より小さい遅延値）に近付くにつれて、音が知覚され得る距離が増える。現在の例示的実装において、４つの反射（直接音の遅延されたレプリカ）が作られ、２イン４アウトアップミキサー３１２の４つの出力に加えられている。パラメータは、４つの遅延値（ｄ_１６０６、ｄ_２６０８、ｄ_３６１０およびｄ_４６１２）およびそれらのそれぞれ振幅（ｃ_１６１４、ｃ_２６１６、ｃ_３６１８およびｃ_４６２０）である。反射された信号間の十分な非相関性は、ランダムな値を割り当てることによって達成され得、それによって、フォントム画像化（２つ以上の反射を１つに併合）および過剰な調子を避ける。現在の実装に対する例示的パラメータ設定は、ｃ_１＝０．６２、ｃ_２＝０．５０、ｃ_３＝０．７１、ｃ_４＝０．５（それぞれ、−４ｄＢ、−６ｄＢ、−３ｄＢおよび−５ｄＢに対応する）およびｄ_１＝５６４、ｄ_２＝４９６、ｄ_３＝７７６、ｄ_４９１７サンプルであり得る。

さらに、一次ハイシェルビングフィルタ６２２および６２４の対は、自然な壁吸収を刺激し、刺激された周囲音場における非周期の一時的信号を減衰させるために反射パスの中へ挿入され得る。ハイシェルビングフィルタ６２２および６２４に対する一般的なパラメータは、図７において描写される。図７において、発明の例示的実装に従った早期反射に対する図６のシェルビングフィルタ６２２および６２４の出力７０２のグラフ７００が示される。

図８を参照すると、発明の実装の一例に従ったバーチャルサウンドレンダリングするステップの流れ図８００が示される。ＩＮ＿ＬおよびＩＮ＿Ｒのような複数のオーディオ信号は、２イン４アウトアップミキサー３１２（８０２）において受信される。２イン４アウトアップミキサー３１２は、Ｏｕｔ＿Ｌ３１４およびＯｕｔ＿Ｒ３１６のようなアップミクシングされた出力信号ならびにＳｕｒｒ＿ｏｕｔ＿Ｌ３１８およびＳｕｒｒ＿ｏｕｔ＿Ｒ３２０のような関連する出力サラウンド信号を第一の複数のオーディオチャネル信号（８０４）の受信に応答して生成する。ＬＳ３２２およびＲＳ３２６のような第二の複数のオーディオチャネル信号は、サラウンドレンダラー３０２（８０６）において受信される。第二の複数のオーディオチャネル信号の各々は、第二の複数のオーディオチャネル信号をサラウンドレンダラー３０２においてコンバイナ３２４および３２８（８０８）によって受信されることに応答して関連する出力サラウンド信号に結合される。複数の変換器信号は、Ｂ＿Ｌ３３４およびＢ＿Ｒ３３６のようなサラウンドレンダラー３０２の出力として生成される。複数の変換器信号のうちの一部は、関連するアップミクシングされた出力信号にコンバイナによって結合され、コンバイナ３３８および３４０（８１０）によってＯｕｔ＿Ｌ３１４に結合されたＡ＿Ｌ３３０およびＯｕｔ＿Ｒ３１６に結合されたＡ＿Ｒ３３２のようなさらなる変換器信号を生成する。

図８に関して説明される方法は、通常はデータをメモリ内で動かし、タイミング信号を生成するような信号処理中に実行されるさらなるステップまたはモジュールを含み得る。図８の描写される図のステップは、また、さらなるステップまたは機能によってか、あるいは平行して実行され得る。

１つ以上の処理、サブ処理あるいは図８に関連して説明される処理ステップまたはモジュールは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアによって実行され得ることが当業者によって理解され、認識される。処理がソフトウェアによって実行された場合、ソフトウェアは、図１〜７において概略的に描写または識別される機能的構成要素またはモジュールのうちの１つ以上のような適切な電子処理構成要素またはシステムにおけるソフトウェアメモリ（示されていない）に常駐し得る。ソフトウェアメモリにおけるソフトウェアは、ロジック機能（つまり、デジタル回路またはソースコードのようなデジタル形式としても実装され得る「ロジック」）を実装する実行可能命令のオーダーされたリスト作成を含み得、命令実行システム、装置あるいはコンピュータベースシステム、プロセッサを含むシステムまたは命令実行システム、装置またはデバイスから命令を選択的に取り出し得、命令を実行し得る他のシステムのようなデバイスによってか、またはそれらに接続された使用のためのいずれかのコンピュータ読み取り可能媒体において選択的に具現化され得る。本開示の関係において、「コンピュータ読み取り可能媒体」は、命令実行システム、装置またはデバイスによってか、それらに接続された使用のためのプログラムを含み得るか、記憶し得るか、または通信し得るいずれかの有形の手段である。コンピュータ読み取り可能媒体は、例えば、選択的に電子、磁気、光学、電磁、赤外線または半導体システム、装置またはデバイスであり得るが、それらに限定されない。より具体的な例であるが、それでも全てを網羅しているわけではないコンピュータ読み取り可能媒体の一覧は、以下を含む：ポータブルコンピュータディスケット（磁気）、ＲＡＭ（電子）、リードオンリーメモリ「ＲＯＭ」（電子）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ「ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ」（電子）およびポータブルコンパクトディスクリードオンリーメモリ「ＣＤＲＯＭ」（光学）。コンピュータ読み取り可能媒体は、プログラムがプリントされ、捕捉され、次いで、必要に応じて適切な態様でコンパイル、解釈または処理され、次いで、コンピュータメモリに記憶される紙または別の適切な媒体ですらあり得ることに注意されたい。

上述の実装の説明は、例示および説明の目的のみのために示された。説明は網羅的ではなく、開示から正確に本発明を限定しない。上の説明に照らし、改変および変化形が可能であるか、または発明の例を実行することから獲得され得る。特許請求の範囲およびそれらに相当するものが発明の範囲を規定する。

１０２ スピーカアレイまたはサウンドバー
２０２ デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
２０６ メモリ
２０８ アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバーター
２１０ クロック
２１４ デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバーター

Claims (26)

1. バーチャルサウンドレンダリングオーディオデバイスであって、
   該バーチャルサウンドレンダリングオーディオデバイスは、
   アップミキサーであって、該アップミキサーは、第一の複数のオーディオチャネル信号を受信し、アップミクシングされた出力信号および関連する出力サラウンド信号を生成する、アップミキサーと、
   サラウンドレンダラーであって、該サラウンドレンダラーは、第二の複数のオーディオチャネル信号を受信し、該第二の複数のオーディオ信号は、それぞれ、関連する出力サラウンド信号に結合され、複数の変換器信号を生成し、該第二の複数の変換器信号のうちの少なくとも一部分は、各々、関連するアップミクシングされた出力信号に結合される、サラウンドレンダラーと
   を含む、バーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
2. 前記第一の複数のオーディオチャネル信号は、少なくとも左チャネル信号と、右チャネル信号と、中央チャネル信号とを含む、請求項１に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
3. 前記中央チャネル信号は、前記右チャネル信号と前記左チャネル信号との両方に結合される、請求項２に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオシステム。
4. 前記アップミキサーは、ステレオ幅調節セクションおよび距離調節セクションを含む、請求項１に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
5. 前記ステレオ幅調節セクションは、第一の負の交差係数パラメータを含む、請求項４に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
6. 前記ステレオ幅調節セクションは、前記関連する出力サラウンド信号に関連付けられた第二の負の交差係数パラメータをさらに含む、請求項５に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
7. 前記ステレオ幅調節セクションは、前記アップミキサーにおいて受信された前記複数のオーディオチャネル信号の各々に関連付けられたシェルフフィルタをさらに含む、請求項５に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
8. 前記距離調節セクションは、前記出力信号および関連する出力サラウンド信号の各々に関連付けられた遅延パラメータを含む、請求項４に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
9. 前記遅延の各々は、それぞれの振幅パラメータを有する、請求項８に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
10. 前記サラウンドレンダラーは、分離され、かつ、低域フィルタおよび高域フィルタを通過した前記出力サラウンド信号の各々をさらに含む、請求項１に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
11. 第一の複数のコンバイナをさらに含み、該第一の複数のコンバイナは、第一の低域フィルタの出力から、他の低域フィルタの各々からの遅延された出力を減算する、請求項１０に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
12. 第二の複数のコンバイナをさらに含み、該第二の複数のコンバイナは、第一の高域フィルタの出力から、前記高域フィルタの各々からのクロストークキャンセラー出力を減算する、請求項１０に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
13. 前記クロストークキャンセラーのクロスオーバー周波数は、５００Ｈｚから２０００Ｈｚの範囲である、請求項１２に記載のバーチャルサラウンドレンダリングオーディオデバイス。
14. バーチャルサラウンドレンダリングの方法であって、
    該方法は、
    第一の複数のオーディオチャネル信号をアップミキサーにおいて受信するステップと、
    該第一の複数のオーディオチャネル信号の受信に応答して、アップミクシングされた出力信号および関連する出力サラウンド信号を生成するステップと、
    第二の複数のオーディオチャネル信号をサラウンドレンダラーにおいて受信するステップと、
    該サラウンドレンダラーにおける該第二の複数のオーディオチャネル信号の受信に応答して、該第二の複数のオーディオチャネル信号の各々を、関連する出力サラウンド信号に結合するステップと、
    複数の変換器信号を生成するステップであって、該複数の変換器信号のうちの少なくとも一部分は、各々、関連するアップミクシングされた出力信号に結合される、ステップと
    を含む、方法。
15. 前記第一の複数のオーディオチャネル信号の受信は、少なくとも左チャネル信号と、右チャネル信号と、中央チャネル信号とを受信することを含む、請求項１４に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
16. 前記中央チャネル信号を前記右チャネル信号と前記左チャネル信号との両方に結合することを含む、請求項１５に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
17. 前記アップミキサーは、ステレオ幅調節セクションおよび距離調節セクションを含む、請求項１４に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
18. 第一の負の交差係数パラメータを、前記幅調節セクション内で前記第一の複数のオーディオチャネル信号に適用することを含む、請求項１７に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
19. 前記ステレオ幅調節セクションは、前記関連する出力サラウンド信号に関連付けられた第二の負の交差係数パラメータを適用することをさらに含む、請求項１８に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
20. 前記ステレオ幅調節セクションは、シェルフフィルタに関連付けられた前記アップミキサーにおいて受信された前記複数のオーディオチャネル信号の各々にフィルタをかけることをさらに含む、請求項１８に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
21. 前記距離調節セクションは、前記出力信号および関連する出力サラウンド信号の各々を遅延パラメータによって遅延させることを含む、請求項１７に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
22. 前記遅延の各々は、それぞれの振幅パラメータを有する、請求項２１に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
23. 前記サラウンドレンダラーは、低域フィルタおよび高域フィルタを通して分離された後の前記出力サラウンド信号の各々をフィルタにかけることをさらに含む、請求項１４に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
24. 第一の複数のコンバイナを用いて、第一の低域フィルタの出力から他の低域フィルタの各々からの遅延された出力を減算することをさらに含む、請求項２３に記載のバーチャルサラウンドレンダリングの方法。
25. 第二の複数のコンバイナを用いて、第一の高域フィルタの出力から前記高域フィルタの各々からのクロストークキャンセラー出力を減算することをさらに含む、請求項２３に記載のバーチャルサラウンドレンダリング。
26. 前記クロストークキャンセラーのクロスオーバー周波数は、５００Ｈｚから２０００Ｈｚの範囲である、請求項２５に記載のバーチャルサラウンドレンダリング。

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