JP2016506205A - 上方発射ドライバを使った反射音レンダリングのための仮想高さフィルタ - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2013年1月7日に出願された米国仮特許出願第61/749,789号、2013年6月14日に出願された米国仮特許出願第61/835,466号および2013年12月11日に出願された米国仮特許出願第61/914,854号の優先権を主張するものである。各出願の内容はここに参照によってその全体において組み込まれる。
一つまたは複数の実装は、概括的にはオーディオ信号処理に、より詳細には、上方発射スピーカーによって生成される反射信号を使った適応オーディオ・コンテンツをレンダリングするためのスピーカーおよび回路に関する。
本明細書において言及される各刊行物、特許および/または特許出願はここに参照によって、個々の各刊行物および/または特許出願が具体的かつ個別的に参照によって組み込まれることが示されている場合と同じ程度にその全体において組み込まれる。
典型的な家庭環境のような多くの場合、天井に取り付けられた頭上スピーカーは利用可能ではないまたは設置するのが現実的ではない。この場合、高さ次元は、床または低い壁に取り付けられたスピーカーによって提供される必要がある。ある実施形態では、高さ次元は、天井から音を反射させることによって高さスピーカーをシミュレートする上方発射スピーカーによって提供される。適応オーディオ・システムでは、これらの上方発射スピーカーを通じて頭上オーディオ・コンテンツを再現するために、ある種の仮想化技術がレンダラーによって実装され、それらのスピーカーは、どのオーディオ・オブジェクトが標準的な水平面より上にレンダリングされてオーディオ信号をしかるべく方向付けるべきかに関する個別的な情報を使用する。
上記で論じたように、仮想高さフィルタリングを仮想高さスピーカーに加えることは、上方発射スピーカーへの高さの知覚を加えるまたは改善する、オーディオ信号への知覚的手がかりを加える。仮想高さフィルタリング技法をスピーカーおよび/またはレンダラーに組み込むことは、再生設備によって実行される他のオーディオ信号プロセスを考慮に入れる必要があることがある。一つのそのようなプロセスは部屋補正である。これは、市販のAVRにおいて一般的なプロセスである。部屋補正技法は、接続されたスピーカーをもつAVRを通じて再生されたオーディオ試験信号の時間および周波数応答を測定するために聴取環境に置かれるマイクロホンを利用する。試験信号およびマイクロホン測定の目的は、部屋および環境のオーディオに対する音響効果のようないくつかの主要な因子を測定し、補償することである。そうした因子は、部屋ノード(ヌルおよびピーク)、再生スピーカーの非理想的な周波数応答、複数のスピーカーと聴取位置の間の時間遅延および他の同様の因子を含む。部屋補正システムによって検出される何らかの効果を克服するために、自動周波数等化および/またはボリューム補償が信号に適用されてもよい。たとえば、最初の二つの因子について、AVR/スピーカー・システムを通じて再生されるオーディオを修正するために、典型的には等化が利用される。オーディオの周波数応答の大きさを調整して、部屋ノード(ピークおよびノッチ)およびスピーカー応答の不正確さが補正されるようにするためである。
家庭シアターまたは同様の聴取環境のために仮想高さフィルタリングを実装する適応オーディオ・システムにおいて使われるスピーカーは、既存のサラウンドサウンド構成(たとえば5.1、7.1、9.1など)に基づく構成を使うことがある。この場合、いくつかのドライバが、既知のサラウンドサウンド慣行により提供され、定義され、上方発射音成分のために追加的なドライバおよび定義が提供される。
上方発射ドライバと共に使うための仮想高さ周波数曲線が特定の回路またはデジタル処理コンポーネントによって与えられる実施形態が記述されてきた。そのような回路は、オーディオ再生システムにある量のコストおよび複雑さを加えることがあり、それは望ましくないことがある。ある実施形態では、所望される仮想高さ伝達関数は上方発射ドライバのネイティブな周波数応答中に設計で組み込まれてもよい。多くのスピーカーは、スピーカー動作範囲において線形のままでない諸部分による内在的な高周波数誤差をもち、それは所望される高さフィルタ伝達関数と同様であることがある。現在のドライバ設計では、これらの誤差は典型的には、より線形なスピーカーを生成するよう最小化されている。しかしながら、高さ手がかり情報を改善するための特定の非線形応答が、天井表面から音を反射させるよう意図とされたドライバに直接設計で組み込まれてもよい。上方発射スピーカーのドライバまたはトランスデューサのある種の特性およびコンポーネントは、図18の描画1800に示されるような特定の高さ手がかり伝達曲線を組み込むよう修正されてもよい。図18は、最適な線形化されたドライバの線形曲線1802に比較した、所望される高さ手がかり伝達曲線1804を示している。曲線1804は仮想高さフィルタ曲線302に対応してもよいし、あるいは上方発射ドライバ(単数または複数)の設計について最適化されている、修正された曲線であってもよい。
Claims (33)
- 反射音要素を使って音をレンダリングするシステムであって:
聴取環境の上表面で反射されることが意図されているオーディオ信号の上信号成分および前記聴取環境中に直接送出されることが意図されている前記オーディオ信号の直接信号成分を生成するレンダラーと;
前記直接信号成分の送出のための少なくとも一つの直接発射ドライバおよび前記上信号成分の送出のための少なくとも一つの上方発射ドライバを有する、前記オーディオ信号を再生する少なくとも一つのスピーカーと;
前記少なくとも一つのスピーカー位置からの方向性手がかりを少なくとも部分的に除去し、反射スピーカー位置からの前記方向性手がかりを少なくとも部分的に挿入するよう構成されている高さフィルタとを有する、
システム。 - 前記少なくとも一つのスピーカーが、前記上方発射ドライバおよび前記直接発射ドライバの両方を含むユニット的キャビネットを有し、前記上方発射ドライバが、前記直接発射ドライバによって定義される水平角に対して10度から30度の間の傾斜角で配置される、請求項1記載のシステム。
- 前記上方発射ドライバが可動装置を通じて前記スピーカー・キャビネットに結合されており、前記傾斜角が、約20度の公称角度のまわりで手動または自動的に下辺である、請求項2記載のシステム。
- 前記高さフィルタが:前記レンダラーと前記少なくとも一つのスピーカーの間に配置されたコンポーネント、前記レンダラーの一部として設けられたコンポーネントおよび前記少なくとも一つのスピーカー中に組み込まれたコンポーネントのうちの一つにおいて具現される回路である、請求項1記載のシステム。
- 前記オーディオ信号がフル帯域幅信号であり、当該システムがさらに、カットオフ周波数より上の高周波数成分を前記上方発射ドライバに、前記カットオフ周波数より下の低周波数成分を前記直接発射ドライバに送出するよう構成されているクロスオーバー回路を有する、請求項1記載のシステム。
- 前記上方発射ドライバが二つ以上のトランスデューサ要素を有する、請求項6記載のシステム。
- 聴取環境の上表面での反射のための音をレンダリングするスピーカー・ドライバであって:
ドライバ・コーンと;
前記ドライバ・コーンの中央部分に固定されたコーン・ダストキャップと;
スピーカー・キャビネット内に取り付けるために前記コーンを固定するフレームとを有しており、
前記ドライバ・コーン、ダストキャップおよびフレームのうちの少なくとも一つは、前記スピーカー位置からの方向性手がかりを少なくとも部分的に除去し、反射スピーカー位置からの前記方向性手がかりを少なくとも部分的に挿入するよう構成されている周波数応答曲線を与えるよう構成されている、
スピーカー・ドライバ。 - 当該ドライバを含んでいる前記スピーカー・キャビネットが、前記ドライバ・コーン、ダストキャップおよびフレームを含む上方発射要素と、レンダリングされる音の直接信号成分を前記聴取環境中に直接送出するよう構成された直接発射ドライバとを有する、請求項7記載のスピーカー・ドライバ。
- レンダリングされる音が、前記直接信号成分および前記上信号成分を別個に生成するレンダラーによって生成される、請求項8記載のスピーカー・ドライバ。
- あるスピーカー位置に置かれ、複数のドライバを囲む筐体を有するスピーカーであって、前記複数のドライバのうちの第一のドライバはほぼ大地平面に対応する第一軸に沿って音波を送出するよう構成された前方発射ドライバであり、前記複数のドライバのうちの第二のドライバは前記大地平面に対してある傾斜角に配向され、聴取環境の上表面で音を反射させて反射スピーカー位置を生成するよう構成されている上方発射ドライバである、スピーカーと;
レンダラーによって生成され前記上方発射ドライバに送出されるオーディオ信号に周波数応答曲線を適用する仮想高さフィルタであって、前記仮想高さフィルタは、前記スピーカー位置からの方向性手がかりを少なくとも部分的に除去し、前記反射スピーカー位置からの前記方向性手がかりを少なくとも部分的に挿入する、仮想高さフィルタとを有する、
反射音要素を使って音をレンダリングするシステム。 - 前記オーディオ信号がフル帯域幅信号であり、当該システムがさらに前記スピーカーに結合されたクロスオーバーを含み、前記クロスオーバーは、閾値周波数より下の低周波数成分を前記前方発射ドライバに送出するよう構成された低域通過部と、前記閾値周波数より上の高周波数成分を前記上方発射ドライバに送出するよう構成された高域通過部とを有する、請求項10記載のシステム。
- 前記仮想高さフィルタが、統合されたクロスオーバー/フィルタ回路の一部として前記クロスオーバーと統合されている、請求項11記載のシステム。
- 前記クロスオーバー/フィルタ回路が:デジタル信号プロセッサ(DSP)デバイスまたは論理ゲート回路として実装されたデジタル・コンポーネントおよびアナログ回路の一方であり、前記クロスオーバー/フィルタ回路が:受動デバイス・ネットワークおよび能動デバイス・ネットワークの一方である、請求項12記載のシステム。
- 前記傾斜角が可変であり、当該システムがさらに:
前記聴取環境内の最適な聴取位置を決定するよう構成された位置コンポーネントと;
前記最適な聴取位置を前記スピーカーに通信するよう構成された通信コンポーネントと;
前記音波を前記最適な聴取位置に向けて前記上表面で反射させるよう前記傾斜角を変更するよう構成された制御コンポーネントとを有する、
請求項10記載のシステム。 - 前記聴取環境における前記仮想高さフィルタの存在を検出するよう構成された検出コンポーネントをさらに有する、請求項10記載のシステム。
- 前記音波を前記聴取環境に送出するためにオーディオ再生設備を準備する較正プロセスの間、前記仮想高さフィルタをバイパスさせるバイパス・スイッチをさらに有する、請求項10記載のシステム。
- 前記上方発射ドライバに送出される信号に適用される前記仮想高さフィルタリングを補償するよう、前記聴取環境に送出される前記音波に対してプリエンファシス・フィルタリング動作を実行する部屋補正コンポーネントをさらに有する、請求項10記載のシステム。
- 前記スピーカーがデフォルトの仮想高さフィルタを有しており、前記部屋補正コンポーネントが、前記スピーカー位置について最適化された周波数応答曲線に基づいて、前記スピーカー位置を使って前記デフォルトの仮想高さフィルタ曲線を修正する、請求項17記載のシステム。
- 探査信号の使用により前記聴取環境の目標応答を生成し、デフォルトの仮想高さフィルタ応答を前記聴取環境の目標応答に加える部屋補正コンポーネントをさらに有する、請求項10記載のシステム。
- 聴取環境のあたりに分布させるためのそれぞれの上方発射ドライバを含むオーディオ・スピーカーのアレイをさらに有しており、それぞれの上方発射ドライバは前記大地平面に対して一意的な傾斜角で配向される、請求項10記載のシステム。
- 前記仮想高さフィルタが、前記聴取環境の前記上表面で反射される音に存在する高さ手がかりを優先して、前記聴取環境を通じて直接送出される音波に存在する高さ手がかりを補償するためにスケーリング因子を使うアルゴリズムを実装する、請求項10記載のシステム。
- 前記仮想高さフィルタが一意的な周波数応答曲線を表現し、前記周波数応答曲線の一つまたは複数の特性が、前記傾斜角の値に基づいて変化させられる、請求項21記載のシステム。
- 聴取環境の上表面で反射されるよう音波を送出するスピーカーであって:
筐体と;
大地平面に対してある傾斜角に配向され、前記聴取環境の前記上表面の反射点で音を反射させるよう較正された、前記筐体内の上方発射ドライバと;
前記上方発射ドライバに送出される信号に周波数応答曲線を適用する仮想高さフィルタを有する、
スピーカー。 - 前記筐体が、ほぼ前記大地平面に対応する軸に沿って音波を送出するよう構成されている前方発射ドライバ・キャビネット上に設置されることを許容する物理的インターフェースをさらに有する、請求項23記載のスピーカー。
- 前記仮想高さフィルタが、前記聴取環境の前記上表面で反射される音に存在する高さ手がかりを優先して、前記聴取環境を通じて直接送出される音波に存在する高さ手がかりを補償する、請求項24記載のスピーカー。
- 前記仮想高さフィルタと統合されたクロスオーバー回路をさらに有しており、前記クロスオーバーは、閾値周波数より下の低周波数成分を前記前方発射ドライバ・キャビネット内の前方発射ドライバに送出するよう構成された低域通過部と、前記閾値周波数より上の高周波数成分を前記上方発射ドライバに送出するよう構成された高域通過部とを有する、請求項25記載のスピーカー。
- ほぼ前記大地平面に対応する軸に沿って音波を送出するよう構成されている前記筐体内の直接発射ドライバをさらに有する、請求項23記載のスピーカー。
- 二つの入力端子をさらに有し、第一の入力端子は前記聴取環境の前記上表面で反射されるべき音波に対応する信号を受領するよう構成され、第二の入力端子はほぼ前記大地平面に対応する軸に沿って送出されるべき音波に対応する信号を受領するよう構成されている、請求項27記載のスピーカー。
- 低周波数信号を前方発射ドライバに送出するよう構成された低域通過部と、上の高周波数信号を上方発射ドライバに送出するよう構成された高域通過部とを有するクロスオーバーであって、前記上方発射ドライバは大地平面に対してある傾斜角で配向され、聴取環境の上表面のある反射点で音を反射させるよう構成されている、クロスオーバーと;
前記クロスオーバーに結合され、前記上方発射ドライバに送出される信号に周波数応答曲線を適用する仮想高さフィルタとを有する、
回路。 - 前記仮想高さフィルタが、前記スピーカー位置からの方向性手がかりを少なくとも部分的に除去し、反射スピーカー位置からの前記方向性手がかりを少なくとも部分的に挿入する、請求項29記載の回路。
- 前記上方発射ドライバが第一のスピーカー・キャビネットに囲まれており、前記前方発射ドライバが第二のスピーカー・キャビネットに囲まれている、請求項30記載の回路。
- 前記上方発射ドライバおよび前記前方発射ドライバがユニット的なスピーカー・キャビネットに囲まれている、請求項31記載の回路。
- 前記仮想高さフィルタが前記クロスオーバーの前記高域通過部と統合されており、統合された仮想高さフィルタおよびクロスオーバーが、前記上方発射ドライバと一緒に筐体内に囲まれた統合された回路として設けられる、請求項32記載の回路。
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