JP5960851B2 - 頭部伝達関数の線形混合による頭部伝達関数の生成のための方法およびシステム - Google Patents
頭部伝達関数の線形混合による頭部伝達関数の生成のための方法およびシステム Download PDFInfo
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Description
本願は2012年3月23日に出願された米国特許仮出願第61/614,610号の優先権を主張するものである。同出願の内容はここに参照によりその全体において組み込まれる。
1.発明の分野
本発明は、頭部伝達関数(HRTF)に対して補間を実行して補間されたHRTFを生成する方法およびシステムに関する。より詳細には、本発明は、結合HRTFに対して(すなわち、結合HRTFを決定する値に対して)線形混合を実行して補間されたHRTFを決定すること、補間されたHRTFを用いてフィルタリングを実行すること、および補間が特に望ましい仕方で(線形混合によって)実行できるような属性をもつよう結合HRTFをあらかじめ決定しておくことのための方法およびシステムに関する。
典型的な実施形態では、本発明の方法は:
(a)指定された到達方向を示す信号(たとえば、指定された到達方向を示すデータ)に応答して、結合HRTF集合の結合HRTFを示すデータに対して線形混合を実行して(ここで、結合HRTF集合は結合HRTFの集合を決定する値を含み、結合HRTFのそれぞれは少なくとも二つの到達方向の集合の少なくとも一つに対応する)指定された到達方向についてのHRTFを決定する段階と;
(b)オーディオ入力信号(たとえば、一つまたは複数のオーディオ・チャネルを示す周波数領域オーディオ・データまたは一つまたは複数のオーディオ・チャネルを示す時間領域オーディオ・データ)に対して、指定された到達方向についてのHRTFを使ってHRTFフィルタリングを実行する段階とを含む。いくつかの実施形態では、段階(a)は、HRTF基底集合の係数に対して線形混合を実行して、指定された到達方向についてのHRTFを決定する段階を含む。ここで、HRTF基底集合が結合HRTF集合を決定する。
HRTFL(45,0)=mix(HRTFL(35,0), HRTFL(55,0))
HRTFR(45,0)=mix(HRTFR(35,0), HRTFR(55,0)) (1.1)
によって(Az=45°,EL=0°)についての推定HRTFを生成することができる。
HRTFL(45,0,n)=(HRTFL(35,0,n)+HRTFL(55,0,n))/2
HRTFR(45,0,n)=(HRTFR(35,0,n)+HRTFR(55,0,n))/2 (1.2)
のようにして実行したくなる。だが、通常の仕方で生成されるHRTF混合への単純な線形補間アプローチ(たとえば式(1.2)に示されるような)は、混合される応答(たとえば、式(1.2)における通常の仕方で決定された応答HRTFR(35,0)およびHRTFR(55,0))間の有意な群遅延差の存在のため、問題が生じる。
諸結合HRTF集合の生成は、レイリー卿によって提案された「音像定位の二元説」を利用する。二元説によれば、低周波(約1000Hzないし約1500Hzの範囲の周波数まで)では人間の聴取者にとってHRTFの時間遅延の差が重要な手がかりを与え、より高い周波数では人間の聴取者にとって振幅差が重要な手がかりを与える。二元説は、より高い周波数でHRTFの位相または遅延属性が全く重要でないというわけではなく、単に、高周波では振幅差がより重要であり、位相または遅延属性は相対的に重要性が低いことをいうものである。
(a)修正された位相ベクトルを計算する:P'(k)=(PR(k)−PL(k))×W(k)。ここで、W(k)は上記で定義した重み付け関数である;
(b)次いで、FR'LおよびFR'Rを:
FR'L(k)=ML(k)exp(jPL(k))
FR'R(k)=MR(k)exp(j(PL(k)+P'(k)))
のように計算する。
(a)修正された位相ベクトルを計算する:P'(k)=(PL(k)−PR(k))×W(k);
(b)次いで、FR'LおよびFR'Rを:
FR'L(k)=ML(k)exp(j(PR(k)+P'(k)))
FR'R(k)=MR(k)exp(j(PR(k))
のように計算する。
FR'L(k)=ML(k)exp(jPL(k))
FR'R(k)=MR(k)exp(jPR(k))
を計算する。
HRTFZ L(x,y,z,n)=IFFT{FR'L(k)×exp(−2πjgk/K)}
HRTFZ R(x,y,z,n)=IFFT{FR'R(k)×exp(−2πjgk/K)}
のように、結合HRTFを計算するために逆フーリエ変換を使う(そして両方の結合HRTFにg個のサンプルの追加的なバルク遅延を加える)。
FR'R(k)=MR(k)exp(jP'(k)) (1.4)
この場合、もとの左耳HRTFの位相応答は完全に無視され、新たな右耳HRTFは修正された右−左位相差を付与される。
FR'R(k)=MR(k)exp(jP'(k)/2) (1.5)
むろん、代替的な式(1.4)または(1.5)が上記のステップ3(b)で代用される場合、(HRTF到達方向が右半球にある場合を考慮する)ステップ4(b)では対応する相補的な式が適用されるべきである。
FR'L(k)=ML(k)exp(−jP'(k)/2)
FR'R(k)=MR(k)exp(jP'(k)/2)
のように計算する。
HRTFZ L(x,y,z,n)=IFFT{FR'L(k)×exp(−2πjgk/K)}
HRTFZ R(x,y,z,n)=IFFT{FR'R(k)×exp(−2πjgk/K)}
のように、結合HRTFを計算するために逆フーリエ変換を使う(そして両方の結合HRTFにgサンプルぶんの追加的なバルク遅延を加える)。
3a.修正された位相ベクトルを計算する:P'(k)=(PR(k)−PL(k))×W(k)+(PR(k1)−PL(k1))×(1−W(k))。
代替ステップ3aに記載されるこの修正された式には、図6(b)の例に示されたように、高周波数での位相(P'(k))を強制的に結合周波数での位相に等しくする効果がある。
HRTFL(x,y,z,n)=HW(n)+xHX(n)+yHY(n)+zHZ(n)
HRTFR(x,y,z,n)=HW(n)+xHX(n)−yHY(n)+zHZ(n) (1.6)
として生成されうるよう決定されてもよい。ここで、結合HRTFの集合に対する最小平均二乗の最良当てはめを提供するために、HRTF基底集合のFIRフィルタ係数の四つの集合(HW,HX,HY,HZ)が決定される。式(1.6)を実装することによって、四つのFIRフィルタ(HW,HX,HY,HZ)の係数の表が、任意の指定された到達方向についての左耳(および右耳)HRTFを決定するために十分であり、よって四つのFIRフィルタ(HW,HX,HY,HZ)が結合HRTF集合を決定する。
HRTFL(x,y,z,n)=HW(n)+xHX(n)+yHY(n)+zHZ(n)+(x2−y2)HX2(n)
+2xyHY2(n)+2xzHXZ(n)+2yzHYZ(n)+(2z2−x2−y2)HZ2(n)
HRTFR(x,y,z,n)=HW(n)+xHX(n)−yHY(n)+zHZ(n)+(x2−y2)HX2(n)
−2xyHY2(n)+2xzHXZ(n)−2yzHYZ(n)+(2z2−x2−y2)HZ2(n)
(1.7)
として生成されうる。ここで、結合HRTFの集合に対する最小平均二乗の最良当てはめを提供するために、HRTF基底集合のFIRフィルタ係数の九つの集合(HW,HX,HY,HZ,HX2,HY2,HXZ,HYZ,HZ2)が決定される。式(1.7)を実装することによって、九つのFIRフィルタの係数の表が、任意の指定された到達方向についての左耳(および右耳)HRTFを決定するために十分であり、よって九つのFIRフィルタが結合HRTF集合を決定する。
HRTFR(x,y,z,n)=HW(n)+xHX(n)−yHY(n)+(x2−y2)HX2(n)−2xyHY2(n)
(1.8)
式(1.8)はあるいはまた、方位角Azを使って
HRTFL(Az,n)=HW(n)+cos(Az)HX(n)+sin(Az)HY(n)
+cos(2Az)HX2(n)+sin(2Az)HY2(n)
HRTFR(Az,n)=HW(n)+cos(Az)HX(n)−sin(Az)HY(n)
+cos(2Az)HX2(n)−sin(2Az)HY2(n)
(1.9)
のように書いてもよい。
HRTFL(Az,n)=HW(n)+cos(Az)HX(n)+sin(Az)HY(n)
+cos(2Az)HX2(n)+sin(2Az)HY2(n)
+cos(3Az)HX3(n)+sin(3Az)HY3(n)
HRTFR(Az,n)=HW(n)+cos(Az)HX(n)−sin(Az)HY(n)
+cos(2Az)HX2(n)−sin(2Az)HY2(n)
+cos(3Az)HX3(n)−sin(3Az)HY3(n)
(1.10)
として生成されるよう定義された基底集合の三次表現を使って動作する。ここで、結合HRTFの集合に対する最小平均二乗の最良当てはめを提供するために、HRTF基底集合のFIRフィルタ係数の七つの集合(HW,HX,HY,HX2,HY2,HX3,HY3)が決定される。こうして、七つのFIRフィルタが結合HRTF集合を決定する。このようにして定義されたHRTF基底集合を用いるHRTFマッピング器は本願の好ましい実施形態である。というのも、結合周波数までの(たとえば1000Hzまたはそれ以上までの)周波数について高い度合いの位相精度をもって、水平面内の任意の到達方向について左耳(および右耳)HRTFフィルタを生成するために、たった七個のフィルタ(HW(n),Hx(n),Hy(n),Hx2(n),Hy2(n),Hx3(n),Hy3(n))が使用されることを許容するからである。
W=InSig
X=InSig×cos(Az)
Y=InSig×sin(Az)
X2=InSig×cos(2Az)
Y2=InSig×sin(2Az)
X3=InSig×cos(3Az)
Y3=InSig×sin(3Az)
のように、入力信号(「InSig」)に応答して七つの中間信号の集合を生成する。ここで、Azは指定された方位角である。
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である(好ましくは、到達角度の前記範囲は360度である)。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様1〕
頭部伝達関数(HRTF)フィルタリング方法であって:
(a)到達方向を示す信号に応答して、結合HRTF集合のデータを使って線形混合を実行して前記到達方向についてのHRTFを決定する段階であって、前記結合HRTF集合は結合HRTFの集合を決定するデータ値を含む、段階と;
(b)オーディオ入力信号(たとえば、一つまたは複数のオーディオ・チャネルを示す周波数領域オーディオ・データまたは一つまたは複数のオーディオ・チャネルを示す時間領域オーディオ・データ)に対して、前記到達方向について段階(a)で決定されたHRTFを使ってHRTFフィルタリングを実行する段階とを含む、
方法。
〔態様2〕
前記結合HRTF集合は、結合HRTFの前記集合を決定する係数を含むHRTF基底集合であり、段階(a)は、前記HRTF基底集合の係数を使って線形混合を実行して前記到達方向についてのHRTFを決定することを含む、態様1記載の方法。
〔態様3〕
段階(a)が、前記結合HRTF集合によって決定される結合HRTFを示すデータおよび前記到達方向を示すデータに対して線形混合を実行することを含み、前記到達方向について決定されるHRTFが、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ結合HRTFの補間されたバージョンである、態様1記載の方法。
〔態様4〕
前記到達方向について段階(a)で決定されるHRTFが、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ結合HRTFの補間されたバージョンである、態様1記載の方法。
〔態様5〕
前記オーディオ入力信号が、少なくとも一つのオーディオ・チャネルを示す周波数領域オーディオ・データである、態様1記載の方法。
〔態様6〕
前記オーディオ入力信号が、少なくとも一つのオーディオ・チャネルを示す時間領域オーディオ・データである、態様1記載の方法。
〔態様7〕
段階(a)が、前記結合HRTF集合の前記データに対して線形混合を実行して前記到達方向についての左耳HRTFおよび前記到達方向についての右耳HRTFを決定する段階を含む、態様1記載の方法。
〔態様8〕
前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記範囲内の任意の到達角度について段階(a)で決定された前記左耳HRTFおよび前記到達角度について段階(a)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもち、前記結合周波数は700Hzより大きく、
前記範囲内の任意の到達角度について段階(a)で決定された前記左耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記範囲内の任意の到達角度について段階(a)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
態様7記載の方法。
〔態様9〕
到達角度の前記範囲は少なくとも360度である、態様8記載の方法。
〔態様10〕
前記範囲内の任意の到達角度について段階(a)で決定された前記左耳HRTFおよび前記到達角度について段階(a)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの前記両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について5%未満の位相誤差でマッチする、態様8記載の方法。
〔態様11〕
補間された頭部伝達関数(HRTF)を決定する方法であって:
(a)到達方向を示す信号を呈する段階と;
(b)前記信号に応答して、結合HRTF集合の結合HRTFを決定する値に対して線形混合を実行して、前記到達方向について、補間されたHRTFを決定する段階であって、前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達方向にまたがる諸到達方向について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記到達方向は前記範囲内の到達方向のうち任意のものである、
方法。
〔態様12〕
前記補間されたHRTFが、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ、態様11記載の方法。
〔態様13〕
前記範囲内の到達方向が平面内の少なくとも60度またがる、態様11記載の方法。
〔態様14〕
前記範囲内の到達方向が平面内の360度の全範囲にまたがる、態様11記載の方法。
〔態様15〕
段階(b)が、前記到達方向について前記補間されたHRTFを決定するためにHRTF基底集合の係数に対して線形混合を実行する段階を含み、前記HRTF基底集合は前記結合HRTF集合を決定する、態様11記載の方法。
〔態様16〕
段階(b)が、前記到達方向についての左耳HRTFおよび前記到達方向についての右耳HRTFを決定するために線形混合を実行する段階を含む、態様11記載の方法。
〔態様17〕
前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記範囲内の任意の到達角度について段階(b)で決定された前記左耳HRTFおよび前記到達角度について段階(b)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもち、前記結合周波数は700Hzより大きく、
前記範囲内の任意の到達角度について段階(b)で決定された前記左耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記範囲内の任意の到達角度について段階(b)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ、
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
態様16記載の方法。
〔態様18〕
到達角度の前記範囲が360度である、態様17記載の方法。
〔態様19〕
前記範囲内の任意の到達角度について段階(b)で決定された前記左耳HRTFおよび前記到達角度について段階(b)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの前記両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について5%未満の位相誤差でマッチする、態様17記載の方法。
〔態様20〕
到達方向を示す信号を受領するよう結合され、結合HRTF集合の結合HRTFを決定する値の線形混合を実行して前記到達方向についての補間されたHRTFを決定するデータを生成するよう構成されている、頭部伝達関数(HRTF)マッピング器であって、前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達方向にまたがる諸到達方向について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記到達方向は前記範囲内の到達方向のうちの任意のものである、マッピング器。
〔態様21〕
前記値がHRTF基底集合の係数であり、前記HRTF基底集合が前記結合HRTF集合を決定する、態様20記載のマッピング器。
〔態様22〕
前記補間されたHRTFが、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ、態様20記載のマッピング器。
〔態様23〕
前記範囲内の到達方向が平面内の少なくとも60度またがる、態様20記載のマッピング器。
〔態様24〕
前記範囲内の到達方向が平面内の360度の全範囲にまたがる、態様20記載のマッピング器。
〔態様25〕
前記到達方向についての左耳HRTFおよび前記到達方向についての右耳HRTFを決定するデータを生成するために結合HRTF集合の結合HRTFを決定する前記値の線形混合を実行するよう構成されている、態様20記載のマッピング器。
〔態様26〕
前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、当該マッピング器は、前記範囲内の任意の到達角度について前記左耳HRTFを決定するデータおよび前記到達角度について前記右耳HRTFを決定するデータを、前記到達角度についての前記左耳HRTFおよび前記右耳HRTFが、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもつよう生成するよう構成されており、前記結合周波数は700Hzより大きく、
当該マッピング器は、前記範囲内の任意の到達角度について前記左耳HRTFを決定する前記データおよび前記到達角度についての前記右耳HRTFを決定する前記データを、前記到達角度についての前記左耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記到達角度についての前記右耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつよう生成するよう構成されており、
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
態様25記載のマッピング器。
〔態様27〕
到達角度の前記範囲が360である、態様26記載のマッピング器。
〔態様28〕
プログラムされた汎用プロセッサである、態様20記載のマッピング器。
〔態様29〕
オーディオ・デジタル信号プロセッサである、態様20記載のマッピング器。
〔態様30〕
オーディオ入力信号に対して頭部伝達関数(HRTF)フィルタリングを実行するシステムであって:
到達方向を示す信号を受領するよう結合され、該信号に応答して、結合HRTF集合の結合HRTFを決定する値の線形混合を実行して前記到達方向についての補間されたHRTFを決定するよう構成されている、HRTFマッピング器であって、前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達方向にまたがる諸到達方向について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記到達方向は前記範囲内の到達方向のうちの任意のものである、マッピング器と;
前記補間されたHRTFを示すデータを受領するよう前記HRTFマッピング器に結合されたHRTFフィルタ・サブシステムであって、前記HRTFフィルタ・サブシステムは、前記オーディオ入力信号を受領するよう結合されており、前記補間されたHRTFを示す前記データに応答して、前記補間されたHRTFを前記オーディオ入力信号に適用することによって前記オーディオ入力信号をフィルタリングするよう構成されている、HRTFフィルタ・サブシステムとを有する、
システム。
〔態様31〕
結合HRTFを決定する前記値はHRTF基底集合の係数であり、前記HRTF基底集合は前記結合HRTF集合を決定する、態様30記載のシステム。
〔態様32〕
前記HRTFマッピング器は、前記到達方向によって決定される仕方で前記HRTF基底集合の係数の線形結合を実行して、前記到達方向についての左耳補間HRTFおよび右耳補間HRTFを決定するよう構成されている、態様31記載のシステム。
〔態様33〕
前記HRTFフィルタ・サブシステムが仮想化器を実装する、態様30記載のシステム。
〔態様34〕
前記オーディオ入力信号がモノフォニック・オーディオ・データであり、前記仮想化器が、前記モノフォニック・オーディオ・データに応答して、前記補間されたHRTFを前記モノフォニック・オーディオ・データに適用することによることも含め、左および右チャネルの出力オーディオ信号を生成するよう構成されている、態様33記載のシステム。
〔態様35〕
当該システムが、プログラムされた汎用プロセッサである、態様30記載のシステム。
〔態様36〕
当該システムが、オーディオ・デジタル信号プロセッサである、態様30記載のシステム。
〔態様37〕
前記補間されたHRTFが、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ、態様30記載のシステム。
〔態様38〕
前記範囲内の到達方向が平面内の少なくとも60度またがる、態様30記載のシステム。
〔態様39〕
前記範囲内の到達方向が平面内の360度の全範囲にまたがる、態様30記載のシステム。
〔態様40〕
前記HRTFマッピング器が、結合HRTF集合の結合HRTFを決定する前記値の線形混合を実行して、前記到達方向についての左耳HRTFおよび前記到達方向についての右耳HRTFを決定するデータを生成するよう構成されている、態様30記載のシステム。
〔態様41〕
前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記マッピング器は、前記範囲内の任意の到達角度について前記左耳HRTFを決定するデータおよび前記到達角度について前記右耳HRTFを決定するデータを、前記到達角度についての前記左耳HRTFおよび前記右耳HRTFが、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもつよう生成するよう構成されており、前記結合周波数は700Hzより大きく、
前記マッピング器は、前記範囲内の任意の到達角度について前記左耳HRTFを決定する前記データおよび前記到達角度についての前記右耳HRTFを決定する前記データを、前記到達角度についての前記左耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記到達角度についての前記右耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつよう生成するよう構成されており、
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
態様40記載のシステム。
〔態様42〕
到達角度の前記範囲が360である、態様41記載のシステム。
〔態様43〕
ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度の集合について結合頭部伝達関数(HRTF)の集合を決定する方法であって、前記結合HRTFは前記集合中の到達角度のそれぞれについて左耳結合HRTFおよび右耳結合HRTFを含み、当該方法は:
到達角度の前記集合中の各到達角度について、通常の左耳HRTFの集合および通常の右耳HRTFの集合を示すデータを処理して、結合HRTFデータを生成する段階を含み、前記結合HRTFデータは、前記集合中の各到達角度について左耳結合HRTFおよび右耳結合HRTFを示し、前記範囲内の任意の到達角度を示すデータに応答しての前記結合HRTFデータの値の線形混合が、前記範囲内の前記任意の到達角度について、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ補間されたHRTFを決定する、
方法。
〔態様44〕
前記結合HRTFデータが、前記範囲内の任意の到達角度を示すデータに応答しての前記結合HRTFデータの値の線形混合が、前記到達角度についての左耳HRTFおよび前記到達角度についての右耳HRTFを決定するよう生成され、前記到達角度についての前記左耳HRTFおよび前記右耳HRTFが、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもち、前記結合周波数は700Hzより大きく、
前記到達角度についての前記左耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記到達角度についての前記右耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
態様43記載の方法。
〔態様45〕
到達角度の前記範囲が360である、態様44記載の方法。
〔態様46〕
前記結合HRTFデータを処理してHRTF基底集合を生成する段階をさらに含み、前記HRTF基底集合を生成する段階は前記HRTF基底集合が所定の精度の範囲内まで前記結合HRTF集合を決定するよう、前記HRTF基底集合の値を決定するよう当てはめプロセスを実行することによることを含む、態様43記載の方法。
〔態様47〕
結合頭部伝達関数(HRTF)集合を決定するデータを有体な形で記憶しているコンピュータ可読媒体であって、前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度の集合について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記範囲内の任意の到達角度を示すデータに応答しての前記結合HRTF集合の値の線形混合が、前記到達角度についての左耳HRTFおよび前記到達角度についての右耳HRTFを決定し、前記範囲内の任意の到達角度についての前記左耳HRTFおよび前記到達角度についての前記右耳HRTFが、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもち、前記結合周波数は700Hzより大きく、
前記範囲内の任意の到達角度についての前記左耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記範囲内の任意の到達角度についての前記右耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
媒体。
〔態様48〕
到達角度の前記範囲が360である、態様47記載の媒体。
〔態様49〕
前記結合周波数が4kHz未満である、態様47記載の媒体。
Claims (52)
- 頭部伝達関数(HRTF)フィルタリング方法であって:
(a)到達方向を示す信号に応答して、結合HRTF集合のデータを使って線形混合を実行して前記到達方向についてのHRTFを決定する段階であって、前記結合HRTF集合は結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、結合HRTFの前記集合は諸到達方向についての左耳結合HRTFの集合および右耳HRTFの集合を含み、前記結合HRTFは同じ到達方向についての通常のHRTFから、結合周波数より実質的に上のすべての周波数についてその同じ到達方向についての左耳結合HRTFおよび右耳結合HRTFの位相の間の差が周波数の関数として少なくとも実質的に一定であるよう、前記結合周波数より上の各通常のHRTFの位相応答を変更することによって決定されている、段階と;
(b)オーディオ入力信号に対して、前記到達方向について段階(a)で決定されたHRTFを使ってHRTFフィルタリングを実行する段階とを含む、
方法。 - 前記結合HRTF集合は、結合HRTFの前記集合を決定する係数を含むHRTF基底集合であり、段階(a)は、前記HRTF基底集合の係数を使って線形混合を実行して前記到達方向についてのHRTFを決定することを含む、請求項1記載の方法。
- 段階(a)が、前記結合HRTF集合によって決定される結合HRTFを示すデータおよび前記到達方向を示すデータに対して線形混合を実行することを含み、前記到達方向について決定されるHRTFが、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ結合HRTFの補間されたバージョンである、請求項1記載の方法。
- 前記到達方向について段階(a)で決定されるHRTFが、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ結合HRTFの補間されたバージョンである、請求項1記載の方法。
- 前記オーディオ入力信号が、少なくとも一つのオーディオ・チャネルを示す周波数領域オーディオ・データである、請求項1記載の方法。
- 前記オーディオ入力信号が、少なくとも一つのオーディオ・チャネルを示す時間領域オーディオ・データである、請求項1記載の方法。
- 段階(a)が、前記結合HRTF集合の前記データに対して線形混合を実行して前記到達方向についての左耳HRTFおよび前記到達方向についての右耳HRTFを決定する段階を含む、請求項1記載の方法。
- 前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記範囲内の任意の到達角度について段階(a)で決定された前記左耳HRTFおよび前記到達角度について段階(a)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもち、前記結合周波数は700Hzより大きく、
前記範囲内の任意の到達角度について段階(a)で決定された前記左耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記範囲内の任意の到達角度について段階(a)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
請求項7記載の方法。 - 到達角度の前記範囲は少なくとも360度である、請求項8記載の方法。
- 前記範囲内の任意の到達角度について段階(a)で決定された前記左耳HRTFおよび前記到達角度について段階(a)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの前記両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について5%未満の位相誤差でマッチする、請求項8記載の方法。
- 前記結合HRTFは同じ到達方向についての通常のHRTFから、結合周波数より実質的に上のすべての周波数について、各結合HRTFの位相応答が周波数の関数として実質的に一定であるよう、前記結合周波数より上の各通常のHRTFの位相応答を変更することによって決定されている、請求項1記載の方法。
- 補間された頭部伝達関数(HRTF)を決定する方法であって:
(a)到達方向を示す信号を呈する段階と;
(b)前記信号に応答して、結合HRTF集合の結合HRTFを決定する値に対して線形混合を実行して、前記到達方向について、補間されたHRTFを決定する段階であって、前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達方向にまたがる諸到達方向について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記到達方向は前記範囲内の到達方向のうち任意のものであり、前記結合HRTF集合の前記結合HRTFは同じ到達方向についての通常のHRTFから、結合周波数より実質的に上のすべての周波数について、各左耳結合HRTFおよび各対応する右耳結合HRTFの位相の間の差が周波数の関数として少なくとも実質的に一定であるよう、前記結合周波数より上の各通常のHRTFの位相応答を変更することによって決定されている、
方法。 - 前記補間されたHRTFが、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ、請求項12記載の方法。
- 前記範囲内の到達方向が平面内の少なくとも60度またがる、請求項12記載の方法。
- 前記範囲内の到達方向が平面内の360度の全範囲にまたがる、請求項12記載の方法。
- 段階(b)が、前記到達方向について前記補間されたHRTFを決定するためにHRTF基底集合の係数に対して線形混合を実行する段階を含み、前記HRTF基底集合は前記結合HRTF集合を決定する、請求項12記載の方法。
- 段階(b)が、前記到達方向についての左耳HRTFおよび前記到達方向についての右耳HRTFを決定するために線形混合を実行する段階を含む、請求項12記載の方法。
- 前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記範囲内の任意の到達角度について段階(b)で決定された前記左耳HRTFおよび前記到達角度について段階(b)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもち、前記結合周波数は700Hzより大きく、
前記範囲内の任意の到達角度について段階(b)で決定された前記左耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記範囲内の任意の到達角度について段階(b)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ、
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
請求項17記載の方法。 - 到達角度の前記範囲が360度である、請求項18記載の方法。
- 前記範囲内の任意の到達角度について段階(b)で決定された前記左耳HRTFおよび前記到達角度について段階(b)で決定された前記右耳HRTFは、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの前記両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について5%未満の位相誤差でマッチする、請求項18記載の方法。
- 到達方向を示す信号を受領するよう結合され、結合HRTF集合の結合HRTFを決定する値の線形混合を実行して前記到達方向についての補間されたHRTFを決定するデータを生成するよう構成されている、頭部伝達関数(HRTF)マッピング器であって、前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達方向にまたがる諸到達方向について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記到達方向は前記範囲内の到達方向のうちの任意のものであり、前記結合HRTFは同じ到達方向についての通常のHRTFから、結合周波数より実質的に上のすべての周波数についてその同じ到達方向についての左耳結合HRTFおよび右耳結合HRTFの位相の間の差が周波数の関数として少なくとも実質的に一定であるよう、前記結合周波数より上の各通常のHRTFの位相応答を変更することによって決定されている、マッピング器。
- 前記値がHRTF基底集合の係数であり、前記HRTF基底集合が前記結合HRTF集合を決定する、請求項21記載のマッピング器。
- 前記補間されたHRTFが、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ、請求項21記載のマッピング器。
- 前記範囲内の到達方向が平面内の少なくとも60度またがる、請求項21記載のマッピング器。
- 前記範囲内の到達方向が平面内の360度の全範囲にまたがる、請求項21記載のマッピング器。
- 前記到達方向についての左耳HRTFおよび前記到達方向についての右耳HRTFを決定するデータを生成するために結合HRTF集合の結合HRTFを決定する前記値の線形混合を実行するよう構成されている、請求項21記載のマッピング器。
- 前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、当該マッピング器は、前記範囲内の任意の到達角度について前記左耳HRTFを決定するデータおよび前記到達角度について前記右耳HRTFを決定するデータを、前記到達角度についての前記左耳HRTFおよび前記右耳HRTFが、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもつよう生成するよう構成されており、前記結合周波数は700Hzより大きく、
当該マッピング器は、前記範囲内の任意の到達角度について前記左耳HRTFを決定する前記データおよび前記到達角度についての前記右耳HRTFを決定する前記データを、前記到達角度についての前記左耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記到達角度についての前記右耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつよう生成するよう構成されており、
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
請求項26記載のマッピング器。 - 前記結合HRTFは同じ到達方向についての通常のHRTFから、結合周波数より実質的に上のすべての周波数について、各結合HRTFの位相応答が周波数の関数として実質的に一定であるよう、前記結合周波数より上の各通常のHRTFの位相応答を変更することによって決定されている、請求項21記載のマッピング器。
- 到達角度の前記範囲が360である、請求項27記載のマッピング器。
- プログラムされた汎用プロセッサである、請求項21記載のマッピング器。
- オーディオ・デジタル信号プロセッサである、請求項21記載のマッピング器。
- オーディオ入力信号に対して頭部伝達関数(HRTF)フィルタリングを実行するシステムであって:
到達方向を示す信号を受領するよう結合され、該信号に応答して、結合HRTF集合の結合HRTFを決定する値の線形混合を実行して前記到達方向についての補間されたHRTFを決定するよう構成されている、HRTFマッピング器であって、前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達方向にまたがる諸到達方向について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記到達方向は前記範囲内の到達方向のうちの任意のものであり、前記結合HRTFは同じ到達方向についての通常のHRTFから、結合周波数より実質的に上のすべての周波数についてその同じ到達方向についての左耳結合HRTFおよび右耳結合HRTFの位相の間の差が周波数の関数として少なくとも実質的に一定であるよう、前記結合周波数より上の各通常のHRTFの位相応答を変更することによって決定されている、マッピング器と;
前記補間されたHRTFを示すデータを受領するよう前記HRTFマッピング器に結合されたHRTFフィルタ・サブシステムであって、前記HRTFフィルタ・サブシステムは、前記オーディオ入力信号を受領するよう結合されており、前記補間されたHRTFを示す前記データに応答して、前記補間されたHRTFを前記オーディオ入力信号に適用することによって前記オーディオ入力信号をフィルタリングするよう構成されている、HRTFフィルタ・サブシステムとを有する、
システム。 - 結合HRTFを決定する前記値はHRTF基底集合の係数であり、前記HRTF基底集合は前記結合HRTF集合を決定する、請求項32記載のシステム。
- 前記HRTFマッピング器は、前記到達方向によって決定される仕方で前記HRTF基底集合の係数の線形結合を実行して、前記到達方向についての左耳補間HRTFおよび右耳補間HRTFを決定するよう構成されている、請求項33記載のシステム。
- 前記HRTFフィルタ・サブシステムが仮想化器を実装する、請求項32記載のシステム。
- 前記オーディオ入力信号がモノフォニック・オーディオ・データであり、前記仮想化器が、前記モノフォニック・オーディオ・データに応答して、前記補間されたHRTFを前記モノフォニック・オーディオ・データに適用することによることも含め、左および右チャネルの出力オーディオ信号を生成するよう構成されている、請求項35記載のシステム。
- 当該システムが、プログラムされた汎用プロセッサである、請求項32記載のシステム。
- 当該システムが、オーディオ・デジタル信号プロセッサである、請求項32記載のシステム。
- 前記補間されたHRTFが、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ、請求項32記載のシステム。
- 前記範囲内の到達方向が平面内の少なくとも60度またがる、請求項32記載のシステム。
- 前記範囲内の到達方向が平面内の360度の全範囲にまたがる、請求項32記載のシステム。
- 前記HRTFマッピング器が、結合HRTF集合の結合HRTFを決定する前記値の線形混合を実行して、前記到達方向についての左耳HRTFおよび前記到達方向についての右耳HRTFを決定するデータを生成するよう構成されている、請求項32記載のシステム。
- 前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記マッピング器は、前記範囲内の任意の到達角度について前記左耳HRTFを決定するデータおよび前記到達角度について前記右耳HRTFを決定するデータを、前記到達角度についての前記左耳HRTFおよび前記右耳HRTFが、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもつよう生成するよう構成されており、前記結合周波数は700Hzより大きく、
前記マッピング器は、前記範囲内の任意の到達角度について前記左耳HRTFを決定する前記データおよび前記到達角度についての前記右耳HRTFを決定する前記データを、前記到達角度についての前記左耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記到達角度についての前記右耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつよう生成するよう構成されており、
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
請求項42記載のシステム。 - 到達角度の前記範囲が360である、請求項43記載のシステム。
- ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度の集合について結合頭部伝達関数(HRTF)の集合を決定する方法であって、前記結合HRTFは前記集合中の到達角度のそれぞれについて左耳結合HRTFおよび右耳結合HRTFを含み、当該方法は:
到達角度の前記集合中の各到達角度について、通常の左耳HRTFの集合および通常の右耳HRTFの集合を示すデータを処理して、結合HRTFデータを生成する段階を含み、前記結合HRTFデータは、前記集合中の各到達角度について左耳結合HRTFおよび右耳結合HRTFを示し、前記範囲内の任意の到達角度を示すデータに応答しての前記結合HRTFデータの値の線形混合が、前記範囲内の前記任意の到達角度について、有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもつ補間されたHRTFを決定し、前記処理は、結合周波数より実質的に上のすべての周波数について各左耳結合HRTFおよび各対応する右耳結合HRTFの位相の間の差が周波数の関数として少なくとも実質的に一定であるよう、前記結合周波数より上の各通常のHRTFの位相応答を変更することを含む、
方法。 - 前記結合HRTFデータが、前記範囲内の任意の到達角度を示すデータに応答しての前記結合HRTFデータの値の線形混合が、前記到達角度についての左耳HRTFおよび前記到達角度についての右耳HRTFを決定するよう生成され、前記到達角度についての前記左耳HRTFおよび前記右耳HRTFが、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもち、前記結合周波数は700Hzより大きく、
前記到達角度についての前記左耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記到達角度についての前記右耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、
到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
請求項45記載の方法。 - 到達角度の前記範囲が360である、請求項46記載の方法。
- 前記結合HRTFは同じ到達方向についての通常のHRTFから、結合周波数より実質的に上のすべての周波数について各結合HRTFの位相応答が周波数の関数として少なくとも実質的に一定であるよう、前記結合周波数より上の各通常のHRTFの位相応答を変更することによって決定されている、請求項45記載の方法。
- 前記結合HRTFデータを処理してHRTF基底集合を生成する段階をさらに含み、前記HRTF基底集合を生成する段階は、前記HRTF基底集合が所定の精度の範囲内まで前記結合HRTF集合を決定するよう、前記HRTF基底集合の値を決定するよう当てはめプロセスを実行することによることを含む、請求項45記載の方法。
- 結合頭部伝達関数(HRTF)集合を決定するデータを有体な形で記憶しているコンピュータ可読媒体であって、前記結合HRTF集合は、ある範囲の到達角度にまたがる諸到達角度の集合について左耳結合HRTFの集合および右耳結合HRTFの集合を決定するデータ値を含み、前記範囲内の任意の到達角度を示すデータに応答しての前記結合HRTF集合の値の線形混合が、前記到達角度についての左耳HRTFおよび前記到達角度についての右耳HRTFを決定し、前記範囲内の任意の到達角度についての前記左耳HRTFおよび前記到達角度についての前記右耳HRTFが、前記到達角度についての典型的な左耳の通常のHRTFおよび前記到達角度についての典型的な右耳の通常のHRTFの両耳間位相応答に、結合周波数より下のすべての周波数について20%未満の位相誤差でマッチする両耳間位相応答をもち、前記結合周波数は700Hzより大きく、前記結合HRTFは同じ到達方向についての前記典型的な通常のHRTFから、前記結合周波数より実質的に上のすべての周波数についてその同じ到達方向についての左耳結合HRTFおよび右耳結合HRTFの位相の間の差が周波数の関数として少なくとも実質的に一定であるよう、前記結合周波数より上の各典型的な通常のHRTFの位相応答を変更することによって決定されており、
前記範囲内の任意の到達角度についての前記左耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な左耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、前記範囲内の任意の到達角度についての前記右耳HRTFが、前記到達角度についての前記典型的な右耳の通常のHRTFの大きさ応答に比して有意な櫛形フィルタリング歪みを示さない大きさ応答をもち、到達角度の前記範囲は少なくとも60度である、
データを有体な形で記憶しているコンピュータ可読媒体。 - 到達角度の前記範囲が360である、請求項50記載のデータを有体な形で記憶しているコンピュータ可読媒体。
- 前記結合周波数が4kHz未満である、請求項50記載のデータを有体な形で記憶しているコンピュータ可読媒体。
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