(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サラウンドスピーカシステムのラウドスピーカを駆動する出力信号を決定する方法であって：
マイクロホン配列の各々のマイクロホンからの信号を分析するステップであって、ここで当該マイクロホン配列は複数の全指向性マイクロホンカプセルを含む、ステップと、
マイクロホン信号の少なくとも１つの部分集合に対して、前記部分集合中の信号間の相対的な時間遅延を特徴づける時間差を推定するステップと、
前記マイクロホン信号に関係する１つ以上の音源からマイクロホン入力が各マイクロホンに到着する到着方向を、少なくとも部分的には前記推定時間差に基づいて推定するステップであって、前記到着方向は第１の空間方向における方向成分および第２の空間方向における第２の空間成分をもち、前記第１の空間方向は、前記第２の空間方向に実質的に直交する、ステップと、
少なくとも１つのフィルタ伝達関数に関して前記マイクロホン信号をフィルタするステップであって、前記フィルタ伝達関数は１つ以上のフィルタに関係があると共に、前記フィルタ伝達関数は、
前記到着方向の前記第１の方向成分とともに変化するインパルス応答をもつ第１の可変伝達関数成分；および、
前記到着方向の前記第２の方向成分とともに変化するインパルス応答をもつ第２の可変伝達関数成分、
の１つ以上を含む、ステップと、
少なくとも部分的には、前記フィルタするステップに基づいて、前記ラウドスピーカを駆動する出力信号を計算するステップと、
を含んで成る方法。
【請求項２】
前記フィルタ伝達関数がさらに固定した第３の伝達関数成分を含み、前記第３の伝達関数成分は本質的に固定値であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つ以上の音源からマイクロホン入力が各マイクロホンに到着する到着方向を推定するステップが、
前記マイクロホン信号の各々の間の時間遅延差に基づいて、前記到着方向に関連する到着ベクトルの一次的な方向を定めることを含み、前記到着ベクトルの前記一次的な方向は前記第１の空間方向における前記第１の方向成分および前記第２の空間方向における前記第２の方向成分によって表される、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の可変伝達関数成分の前記インパルス応答が、前記到着方向の前記第１の方向成分と第１の成分インパルス応答の積であり、前記第２の可変伝達関数成分の前記インパルス応答が、前記到着方向の前記第２の方向成分と第２の成分インパルス応答の積である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記フィルタするステップ又は前記計算するステップの１つ以上が、
前記一次的な方向の前記第１の方向成分および前記第２の方向成分に基づいて、前記フィルタのうち１つ以上のフィルタの前記フィルタ伝達関数を修正するステップと、
前記修正済のフィルタ伝達関数に基づいて前記ラウドスピーカ駆動信号の１つ以上に前記マイクロホン入力を写像するステップと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記一次的な方向の前記第１の方向成分は、前記マイクロホンに関して本質的に前後方向にある音源に関係があり、
前記一次的な方向の前記第２の方向成分は、前記マイクロホンに関して本質的に左右方向にある音源に関係がある、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記フィルタするステップ又は前記計算するステップの１つ以上が、
第２のフィルタの出力と、固定伝達関数値を有する第１のフィルタの出力とを合計するステップであって、前記第２のフィルタの伝達関数は前記前後の信号方向の修正に対応するように選択されていると共に、前記第２のフィルタ出力は前記前後方向の信号によって重み付けられている、ステップと、
さらに、第３のフィルタの出力と前記第１のフィルタの前記出力を合計するステップであって、前記第３のフィルタの伝達関数は前記左右方向の修正に対応するように選択されていると共に、前記第３のフィルタ出力は前記左右方向の信号によって重み付けられる、ステップとを含む
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記フィルタするステップは第１のフィルタするステップで構成されると共に、前記方法はさらに
前記マイクロホン信号を修正するステップと、
前記修正済のマイクロホン信号を第２のフィルタするステップでフィルタするステップであって、前記第２のフィルタするステップは前記第１のフィルタするステップに対して可変フィルタの縮小された一組を有する、ステップと、
前記第２のフィルタするステップに基づいて１つ以上の第１の出力信号を生成するステップと、
前記第１の出力信号を変換するステップであって、前記ラウドスピーカ駆動信号は第２の出力信号を構成する、ステップと、
前記ラウドスピーカを駆動する前記出力信号を計算するステップは、少なくとも部分的には、前記変換するステップに基づく、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
一個以上のプロセッサで実行されたときに、請求項１ないし８のうちいずれか一項に記載されるサラウンドスピーカシステムのラウドスピーカを駆動する出力信号を決定する方法の各ステップを実行するように前記一個以上のプロセッサを制御する命令を含んで成る、コンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項１０】
サラウンドスピーカシステムのラウドスピーカを駆動する出力信号を決定するシステムであって：
マイクロホン配列の各マイクロホンからの信号を分析する手段であって、ここで当該マイクロホン配列は複数の全指向性マイクロホンカプセルを含む、手段と、
マイクロホン信号の少なくとも１つの部分集合に対して、前記部分集合中の信号間の相対的な時間遅延を特徴づける時間差を推定する手段と、
前記マイクロホン信号に関係する１つ以上の音源からマイクロホン入力が各マイクロホンに到着する到着方向を、少なくとも部分的には前記推定時間差に基づいて推定する手段であって、前記到着方向は第１の空間方向における方向成分および第２の空間方向における第２の空間成分をもち、前記前記第１の空間方向は、前記第２の空間方向に実質的に直交する、手段と、
少なくとも１つのフィルタ伝達関数に関して前記マイクロホン信号をフィルタする手段であって、前記フィルタ伝達関数は前記フィルタする手段に関連して１つ以上のフィルタに関係があると共に、前記フィルタ伝達関数は、
前記到着方向の前記第１の方向成分とともに変化するインパルス応答をもつ第１の可変伝達関数成分；および
前記到着方向の前記第２の方向成分とともに変化するインパルス応答をもつ第２の可変伝達関数成分
の１つ以上を含む、手段と、
少なくとも部分的には、前記フィルタする手段の機能に基づいて、前記ラウドスピーカを駆動する出力信号を計算する手段と、
を含んで成るシステム。
【請求項１１】
全指向性マイクロホンカプセルのアレイから、サラウンドスピーカ装置上の再生にふさわしいスピーカ出力信号に、マイクロホン入力信号を処理すると共に、前記全指向性マイクロホンカプセルのアレイは携帯型のオーディオ装置、録音装置又はビデオ・キャプチャー装置上に配置される、方法であって、
１つ以上の正面マイク信号と１つ以上の背面マイク信号との間の前後の時間差を推定するステップであって、前記前後の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の左マイク信号と１つ以上の右マイク信号との間の左右の時間差を推定するステップであって、前記左右の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の可変フィルタを通して前記マイクロホン入力信号の各々をフィルタするステップと、
１つ以上の可変フィルタの出力を合計するステップと、
前記合計された可変フィルタ出力に基づいて前記スピーカ出力信号の各々を生成するステップであって、前記可変フィルタの１つ以上は前記前後の時間差又は前記左右の時間差の少なくとも１以上の関数として変化する伝達関数を有する、前記ステップと、
を含んで成る方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載される方法において、前記可変フィルタの各々が、固定フィルタ成分、前記前後の時間差によって重み付けされた前後の可変フィルタ成分、あるいは前記左右の時間差によって重み付けされた左右の可変フィルタ成分の１つ以上の和を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
全指向性マイクロホンカプセルのアレイから、サラウンドスピーカ装置上の再生にふさわしいスピーカ出力信号に、マイクロホン入力信号を処理すると共に、前記全指向性マイクロホンカプセルのアレイは携帯型のオーディオ装置、録音装置又はビデオ・キャプチャー装置上に配置される、システムであって、
１つ以上の正面マイク信号と１つ以上の背面マイク信号との間の前後の時間差を推定する手段であって、前記前後の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記手段と、
１つ以上の左マイク信号と１つ以上の右マイク信号との間の左右の時間差を推定する手段であって、前記左右の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記手段と、
１つ以上の可変フィルタを通して前記マイクロホン入力信号の各々をフィルタする手段と、
１つ以上の可変フィルタの出力を合計する手段と、
前記合計された可変フィルタ出力に基づいて前記スピーカ出力信号の各々を生成する手段であって、前記可変フィルタの１つ以上は前記前後の時間差又は前記左右の時間差の少なくとも１以上の関数として変化する伝達関数を有する、前記手段と、
を含んで成るシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載されるシステムにおいて、前記可変フィルタの各々が、固定フィルタ成分、前記前後の時間差によって重み付けされた前後の可変フィルタ成分、あるいは前記左右の時間差によって重み付けされた左右の可変フィルタ成分の１つ以上の和を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
全指向性マイクロホンカプセルのアレイから、サラウンドスピーカ装置上の再生にふさわしいスピーカ出力信号に、マイクロホン入力信号を処理するための処理を制御し、又は実行するコンピュータシステムの使用方法であって、前記全指向性マイクロホンカプセルのアレイは携帯型のオーディオ装置、録音装置又はビデオ・キャプチャー装置上に配置される、前記使用方法において、
１つ以上の正面マイク信号と１つ以上の背面マイク信号との間の前後の時間差を推定するステップであって、前記前後の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の左マイク信号と１つ以上の右マイク信号との間の左右の時間差を推定するステップであって、前記左右の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の可変フィルタを通して前記マイクロホン入力信号の各々をフィルタするステップと、
１つ以上の可変フィルタの出力を合計するステップと、
前記合計された可変フィルタ出力に基づいて前記スピーカ出力信号の各々を生成するステップであって、前記可変フィルタの１つ以上は前記前後の時間差又は前記左右の時間差の少なくとも１以上の関数として変化する伝達関数を有する、前記ステップと、
を含んで成る使用方法。
【請求項１６】
一台以上のプロセッサと共に実行された時に、当該一台以上のプロセッサが、
コンピュータシステムの使用、又は、
全指向性マイクロホンカプセルのアレイから、サラウンドスピーカ装置上の再生にふさわしいスピーカ出力信号に、マイクロホン入力信号を処理するための処理であって、前記全指向性マイクロホンカプセルのアレイは携帯型のオーディオ装置、録音装置又はビデオ・キャプチャー装置上に配置される、前記処理、
の１つ以上を制御することの、１つ以上を実行する命令を記憶するコンピュータ読取り可能な記録媒体において、
前記コンピュータシステム又は前記処理が、
１つ以上の正面マイク信号と１つ以上の背面マイク信号との間の前後の時間差を推定するステップであって、前記前後の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の左マイク信号と１つ以上の右マイク信号との間の左右の時間差を推定するステップであって、前記左右の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の可変フィルタを通して前記マイクロホン入力信号の各々をフィルタするステップと、
１つ以上の可変フィルタの出力を合計するステップと、
前記合計された可変フィルタ出力に基づいて前記スピーカ出力信号の各々を生成するステップであって、前記可変フィルタの１つ以上は前記前後の時間差又は前記左右の時間差の少なくとも１以上の関数として変化する伝達関数を有する、前記ステップを含んでなり、
又は、システムの制御又は実行のための手段を構成するような、前記システムのプログラム又は制御コンフィギュレーション、
を記憶する、コンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１７】
全指向性マイクロホンカプセルのアレイから、サラウンドスピーカ装置上の再生にふさわしいスピーカ出力信号に、マイクロホン入力信号を処理すると共に、前記全指向性マイクロホンカプセルのアレイは携帯型のオーディオ装置、録音装置又はビデオ・キャプチャー装置上に配置される、方法であって、
１つ以上の正面マイク信号と１つ以上の背面マイク信号との間の前後の時間差を推定するステップであって、前記前後の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の左マイク信号と１つ以上の右マイク信号との間の左右の時間差を推定するステップであって、前記左右の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
1組の前処理されたマイクロホン信号を生成するステップであって、その各々が入力重み係数によって各々拡大縮小されたマイクロホン入力信号の１つ以上の和として生成される、前記ステップと、
１つ以上のフィルタを通して前記前処理されたマイクロホン信号の各々をフィルタするステップと、
1組の中間出力信号を生成するステップであって、前記中間出力信号の各々が１つ以上のフィルタの出力の和を含んでなると共に、各々が出力重み係数によって拡大縮小される、前記ステップと、
前記中間出力信号の前記重み付けされた合計から前記スピーカ出力信号の各々を生成するステップであって、前記入力重み係数又は前記出力重み係数の１つ以上が前記前後の時間差又は前記左右の時間差の少なくとも１以上の関数として構成される、前記ステップと、
を含んで成る方法。
【請求項１８】
全指向性マイクロホンカプセルのアレイから、サラウンドスピーカ装置上の再生にふさわしいスピーカ出力信号に、マイクロホン入力信号を処理すると共に、前記全指向性マイクロホンカプセルのアレイは携帯型のオーディオ装置、録音装置又はビデオ・キャプチャー装置上に配置される、システムであって、
１つ以上の正面マイク信号と１つ以上の背面マイク信号との間の前後の時間差を推定する手段であって、前記前後の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記手段と、
１つ以上の左マイク信号と１つ以上の右マイク信号との間の左右の時間差を推定する手段であって、前記左右の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記手段と、
1組の前処理されたマイクロホン信号を生成する手段であって、その各々が入力重み係数によって各々拡大縮小されたマイクロホン入力信号の１つ以上の和として生成される、前記手段と、
１つ以上のフィルタを通して前記前処理されたマイクロホン信号の各々をフィルタする手段と、
1組の中間出力信号を生成する手段であって、前記中間出力信号の各々が１つ以上のフィルタの出力の和を含んでなると共に、各々が出力重み係数によって拡大縮小される、前記手段と、
前記中間出力信号の前記重み付けされた合計から前記スピーカ出力信号の各々を生成する手段であって、前記入力重み係数又は前記出力重み係数の１つ以上が前記前後の時間差又は前記左右の時間差の少なくとも１以上の関数として構成される、前記手段と、
を含んで成るシステム。
【請求項１９】
全指向性マイクロホンカプセルのアレイから、サラウンドスピーカ装置上の再生にふさわしいスピーカ出力信号に、マイクロホン入力信号を処理するための処理を制御し、又は実行するように構成されたコンピュータシステムの使用方法であって、前記全指向性マイクロホンカプセルのアレイは携帯型のオーディオ装置、録音装置又はビデオ・キャプチャー装置上に配置される、前記使用方法において、
１つ以上の正面マイク信号と１つ以上の背面マイク信号との間の前後の時間差を推定するステップであって、前記前後の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の左マイク信号と１つ以上の右マイク信号との間の左右の時間差を推定するステップであって、前記左右の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
1組の前処理されたマイクロホン信号を生成するステップであって、その各々が入力重み係数によって各々拡大縮小されたマイクロホン入力信号の１つ以上の和として生成される、前記ステップと、
１つ以上のフィルタを通して前記前処理されたマイクロホン信号の各々をフィルタするステップと、
1組の中間出力信号を生成するステップであって、前記中間出力信号の各々が１つ以上のフィルタの出力の和を含んでなると共に、各々が出力重み係数によって拡大縮小される、前記ステップと、
前記中間出力信号の前記重み付けされた合計から前記スピーカ出力信号の各々を生成するステップであって、前記入力重み係数又は前記出力重み係数の１つ以上が前記前後の時間差又は前記左右の時間差の少なくとも１以上の関数として構成される、前記ステップと、
を含んで成る使用方法。
【請求項２０】
一台以上のプロセッサと共に実行された時に、当該一台以上のプロセッサが、
コンピュータシステムの使用、又は
全指向性マイクロホンカプセルのアレイから、サラウンドスピーカ装置上の再生にふさわしいスピーカ出力信号に、マイクロホン入力信号を処理するための処理であって、前記全指向性マイクロホンカプセルのアレイは携帯型のオーディオ装置、録音装置又はビデオ・キャプチャー装置上に配置される、前記処理
の１つ以上を制御することの、１つ以上を実行する命令を記憶するコンピュータ読取り可能な記録媒体において、
前記コンピュータシステム又は前記処理が、
１つ以上の正面マイク信号と１つ以上の背面マイク信号との間の前後の時間差を推定するステップであって、前記前後の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の左マイク信号と１つ以上の右マイク信号との間の左右の時間差を推定するステップであって、前記左右の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
1組の前処理されたマイクロホン信号を生成するステップであって、その各々が入力重み係数によって各々拡大縮小されたマイクロホン入力信号の１つ以上の和として生成される、前記ステップと、
１つ以上のフィルタを通して前記前処理されたマイクロホン信号の各々をフィルタするステップと、
1組の中間出力信号を生成するステップであって、前記中間出力信号の各々が１つ以上のフィルタの出力の和を含んでなると共に、各々が出力重み係数によって拡大縮小される、前記ステップと、
前記中間出力信号の前記重み付けされた合計から前記スピーカ出力信号の各々を生成するステップであって、前記入力重み係数又は前記出力重み係数の１つ以上が前記前後の時間差又は前記左右の時間差の少なくとも１以上の関数として構成される、前記ステップを含んでなり、
又は、システムが前記処理の制御又は実行のための手段を構成するような、当該システムのプログラム又は制御コンフィギュレーション、
を記憶する、コンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連する出願への相互参照］
本出願は、２００８年４月７日の１４で申請された米国特許仮出願61/042,875号の優先権を主張する。当該仮出願の全体が、参照によって本出願に組み入れられる。
【０００２】
本発明は音声信号処理に関する。より具体的には、本発明の実施形態はマイクロホン配列を備えたサラウンド・サウンドの生成に関する。
【背景技術】
【０００３】
オーディオ再生用のサウンドチャンネルは、典型的には特別の音源方向に関連したチャンネルを有する。モノラル（「モノ」）のサウンドチャンネルは、単一のラウドスピーカで再生される。スピーカが聴取者に関して置かれる方向からモノ音響が生じるようにして、モノ音響が知覚される。ステレオ音響（「ステレオ」）は、少なくとも２本のチャンネルと２本のラウドスピーカを使用し、したがってモノ音響に関する舞台音響（sound stage）を増加させる。
【０００４】
ステレオ音響は、「左」チャンネルと「右」チャンネルの２個の各々にはっきりと異なるオーディオ・コンテンツを含んでいる。左右のチャンネルは、各スピーカの方向から生じると知覚される。ステレオ（またはモノ）チャンネルは、テレビ、映画スクリーン又はその他同種のような、表示スクリーンに関係している。ここに使用されるように、用語「スクリーン・チャンネル」はスクリーンの方向から生じるように知覚される音声チャンネルを指す。「中央」スクリーン・チャンネルは左・右のステレオ・スクリーン・チャンネルに含まれていてもよい。
【０００５】
ここに使用されるように、用語「多チャンネル音声」は、追加のスピーカの再生用に記録された追加のサウンドチャンネルによって、舞台音響を拡張するか、オーディオ再生を豊かにすることを指す。ここに使用されるように、用語「サラウンド・サウンド」は、本質的に、サウンドチャンネルが知覚される方向の状況や次元の状況に関して、聴取者又は多数の聴取者からなるより大きな聴衆を取り囲む（例えば、包み、包囲する）ような、サウンドチャンネルを備えた多チャンネル音声を使用することを指す。
【０００６】
サラウンド・サウンドは、舞台音響を拡大させるか豊かにするために追加のサウンドチャンネルを使用する。左右と中央のスクリーン・チャンネルに加えて、サラウンド・サウンドは、聴取者の「後ろ」に位置するような、追加のスピーカからはっきりと異なるオーディオ・コンテンツを再生してもよい。そこで、サラウンド・サウンド・チャンネルのコンテンツは、例えば、聴取者の「辺り一面にある」ような、その「サラウンド」の音源から生じるように知覚される。ドルビーディジタル（登録商標）（ＡＣ−３とも呼ばれる）は、周知の成功したサラウンド・サウンドの応用である。サラウンド・サウンドは５本のラウドスピーカで生成するようにして、左、中央および右の３本のスクリーン・チャンネルと、左サラウンド・チャンネルと右サラウンド・チャンネルを有するように設け得る。左右のサラウンド・チャンネルは、スクリーン・チャンネルに関連したスクリーンの後ろ側にあるように設け得る。別のチャンネルはまた、例えば、低周波効果（ＬＦＥ）を再生するためにより低いビット速度で機能をするように設け得る。
【０００７】
この節に説明された手法を遂行することが可能であるが、以前に着想されたり、遂行されたりしたものではない。別段の言及がない限り、この節で説明されるいかなる手法も、単にそれらがここに包含されるとの理由で、それらが先行技術となるものではない。同様に、別段の言及がない限り、１つ以上の手法に関する技術は、この節の記載に基づいて任意の先行技術中で認識されていたとは想定されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明は、限定をするためにではなく、実施例を通じて説明するために、添付の図面の図中に示される。同様の参照数字は同様の素子を示す。
【図１】図１は、本発明の実施例が実施されるビデオカメラ記録装置（カムコーダー）の事例を図示する。
【図２】図２は、別の特徴を備えるカムコーダーの事例を図示する。
【図３】図３は、マイクロホン配列の中心を原点として、互いに関して直角に配置される軸を図示する。
【図４】図４は、本発明の実施例が機能するマイクロホンの事例を図示する。
【図５】図５は、ラウドスピーカ駆動信号が生成される信号処理技術の事例を図示する。
【図６】図６は、本発明の実施例によってラウドスピーカ駆動信号が生成される信号処理技術の事例を図示する。
【図７】図７は、本発明の実施例による可変フィルタ要素の事例を図示する。
【図８】図８は、本発明の実施例によるフィルタ要素の事例を図示する。
【図９】図９は、本発明の実施例によるフィルタ要素の事例を図示する。
【図１０】図１０は、本発明の実施例による変換されたマイクロホン信号を備えたフィルタの事例を図示する。
【図１１】図１１は、本発明の実施例による信号処理部の事例を図示する。
【図１２】図１２は、本発明の実施例による可変フィルタを図示する。
【図１３】図１３は、実施例の事例により実施されたフィルタのインパルス応答の事例を図示する。
【図１４】図１４は、実施例の事例により実施されたフィルタのインパルス応答の事例を図示する。
【図１５】図１５は、実施例の事例により実施されたフィルタのインパルス応答の事例を図示する。
【図１６】図１６は、実施例の事例により実施されたフィルタのインパルス応答の事例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここには、マイクロホン配列を備えたサラウンド・サウンドの生成に関係のある実施例が説明される。以下の記述では、説明のために、多数の特定の詳細が、本発明についての完全な理解を得られるように述べられる。しかしながら、本発明はこれらの特定の詳細なしで実施されてもよいことは明らかである。別の事例では、本発明を不必要に難解にし、曖昧にし、或いは不明瞭にしないために、周知の構造と装置は余すところなく詳細には記述されない。
［概要］
【００１０】
本発明の実施例はマイクロホン配列を備えたサラウンド・サウンドの生成に関係がある。マイクロホン配列の各々からの信号が分析される。マイクロホン信号の少なくとも１つの部分集合に関して、時間差が推定される。それは部分集合中の信号間の相対的な時間遅延を特徴づける。少なくとも部分的に推定時間差に基づいて、１つ以上の音源からどのマイクロホン入力が到達するかにより、方向が推定される。マイクロホン信号は、１つ以上のフィルタに関連する、少なくとも１つのフィルタ伝達関数に関係してフィルタされる。第１のフィルタ伝達関数成分は、到着方向の第１の空間方向（spatial orientation）に関連した値を有する。また、第２のフィルタ伝達関数成分は、第１の空間方向に対して実質的に直角の空間方向に関連した値を有する。第３のフィルタ関数は固定値である。少なくとも２つのラウドスピーカの駆動信号はフィルタリングに基づいて計算される。
【００１１】
到着の推定は、マイクロホン信号の各々間の時間遅れ差に基づいた到着方向と関係する到着ベクトル用の主要な方向を決定することを含む。到着ベクトルの主要な方向は第１の空間方向と第２の空間方向に関係がある。フィルタ伝達関数は１つ以上のフィルタと関係するインパルス応答に関係がある。マイクロホン信号のフィルタリング、又は、スピーカ駆動信号の計算は、方向信号に基づきフィルタの１つ以上のフィルタ伝達関数を修正し、そして修正済のフィルタ伝達関数に基づいた１つ以上のラウドスピーカの駆動信号にマイクロホン入力を写像することを含む。第１の方向信号は、マイクロホンに関して本質的に前後方向にある音源に関係がある。第２の方向信号は、マイクロホンに関して本質的に左右方向にある音源に関係がある。
【００１２】
マイクロホン信号のフィルタリング、又は、スピーカ駆動信号の計算は、固定伝達関数値を有する第１のフィルタの出力と、第２のフィルタの出力を合計することを含む。第２のフィルタには、前後方向に関して修正される伝達関数がある。第２のフィルタ出力は、前後方向の信号によって重み付けされる。マイクロホン信号のフィルタリング、又は、スピーカ駆動信号の計算は、さらに、第３のフィルタの出力に第１フィルタの出力を合計することを含んでいる。第３のフィルタは左右方向に関して修正された伝達関数を有する。第３のフィルタ出力は、左右方向の信号によって重み付けされる。
【００１３】
マイクロホン信号のフィルタ処理は第１のフィルタ処理を含んでいる。マイクロホン信号は、修正されてもよい。修正済のマイクロホン信号は、例えば、第１フィルタリングステップに関しての可変フィルタの縮小された一組で、さらにフィルタされる。このようにして、（例えば「第１の」出力信号のような）中間出力信号が生成される。中間出力信号は変換されてもよい。スピーカ駆動信号は、少なくとも部分的には、中間出力の変換に基づいて計算される。マイクロホン信号の修正では、マイクロホン信号を実質的に線形混合処理（linear mix operation）で混ぜることを含む。中間出力信号の変換は、実質的に線形混合処理を含んでいてもよい。ここに説明された方法（例えばプロセス、処理、アルゴリズムなど）は、フィルタリングを含むデジタル信号処理（ＤＳＰ）に関係がある。ここに説明された方法は、計算機装置プラットフォームで行なわれるが、これはコンピュータ可読記憶媒体の制御下で機能する。ここに説明された方法は、電気回路や電子回路、集積回路（ＩＣ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、マイクロコントローラ、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、別のプログラム可能なＩＣ、又はプログラムの機能や表示が設定で変更可能なＩＣで行なわれてもよい。
［実施例］
【００１４】
図１は、本発明の実施例が実施されるビデオカメラレコーダ（カムコーダー）１０の例を図示する。カムコーダー１０には、例えばカムコーダー１０の上部表面上に配置された、マイクロホン配列１１がある。図２は、マイクロホン配列１１に関連するマイクロホン・カプセルをカバーする、音響的に透過性のグリル１２を備えたカムコーダー１０を図示する。マイクロホン配列１１の物理的配列では、マイクロホン・カプセルには本質的に全方向性の特性がある。実施例は、５チャンネル・スピーカセットのようなサラウンド・サウンド・スピーカ・システム上の再生にふさわしい、多重チャンネルのサラウンド・サウンドの録音を生成するマイクロホンからの信号を処理する。５チャンネル・サラウンド・サウンド・スピーカ・システムは、実質的に国際電気通信連合（ＩＴＵ）の１つ以上の標準又は仕様書に一致する。「スピーカ」、「ラウドスピーカ」という用語は区別なくここに使用される。カムコーダー１０は、フィルタリングのようなＤＳＰ機能を行なえるコンピュータシステムを含んでいる。代替的に又は追加的に、カムコーダー１０は、フィルタリングのようなDSP機能を行なう能力を有するＩＣ部品を有している。
【００１５】
実施例は、様々なマイクロホン信号間の時間遅れ差を推定するために、マイクロホン配列１１（例えば複数のマイクロホン信号）からの信号を解析する。時間遅れ推定値は、到着方向推定値を評価するために使用される。到着方向は、例えば、前後（Ｘ）と左右（Ｙ）の成分のような、実質的に互いに直角の1組の指向性の要素の組として推定される。スピーカを駆動する信号（例えばスピーカ駆動信号）は、1組のフィルタの適用によりマイクロホン信号から計算される。実施例では、一組のフィルタの各々には、Ｘに比例して変化する伝達関数部分（例えば成分）、Ｙに比例して変化する伝達関数部分、並びに固定伝達関数部分を含む伝達関数がある。その代わりに、一組のフィルタの各々には、ＸまたはＹの関数として非線形に変化し、あるいはＸとＹの両方の関数として非線形に変化する伝達関数があってもよい。
【００１６】
実施例では、時間遅れ推定値を生成するために、２個以上のマイクロホン信号をともに組み合わせる。例えば、実施例では、マイクロホン配列１１が３個のカプセルを有するものが実施される。３つ以上のマイクロホン・カプセルからの信号は、Ｘ、Ｙの到着方向ベクトルを導き出すために処理される。３つ以上のマイクロホン・カプセルからの信号は、２次元（2D）の座標系中の方向推定値を導き出す様々な方法で混ぜられる。
【００１７】
図３は、マイクロホン配列１１の中心を原点として互いに直角に配列される軸を図示する。両方の軸は、マイクロホン配列１１に関して実質的に水平の平面で配列される。軸Ｘは、マイクロホン配列１１に関して前後の指向性の方向付けをしている。軸Ｙは、マイクロホン配列１１に関しての左右の指向性の方向付けをしている。マイクロホン配列１１に到着する特定の音は、方位角θ（シータ）に関連して、又は、単位ベクトル（Ｘ、Ｙ）の面から説明される。下記の式1と式2は単位ベクトル（Ｘ、Ｙ）を説明する。
Ｘ２＋Ｙ２＝１                              （式１）
（Ｘ、Ｙ）＝（cos（θ）、sin（θ））          （式２）
【００１８】
サラウンド出力信号を定式化する際に、実施例では、実質的に全方向性マイクロホン・パターンW、前方に面する双極子パターンＸ、および左に面する双極子パターンＹを含む普通のマイクロホン・パターンに対応する中間信号を生成する。これらの中間信号の特性をパターン化するマイクロホンは、θ又は（Ｘ、Ｙ）の面から、下記の式３Ａ〜３Ｃを参照して記述される。
Ｇａｉｎｗ＝１／（√２）                      （式３Ａ）
ＧａｉｎＸ＝cos（θ）＝Ｘ                      （式３Ｂ）
ＧａｉｎＹ＝sin（θ）＝Ｙ                      （式３Ｃ）
Ｗ、Ｘ、Ｙのマイクロホン利得は、本質的に一次のＢフォーマット・マイクロホン・パターンに対応する。二次のＢフォーマット・マイクロホン・パターンは、中間信号のために下記の式４Ａ、４Ｂを参照して記述される。
ＧａｉｎＸ２＝cos（２θ）                      （式４Ａ）
ＧａｉｎＹ２＝sin（２θ）                      （式４Ｂ）
【００１９】
ある状況では、マイクロホン配列１１によって受け取られたオーディオ信号は、多数の方向から到着する音を含んでいる。例えば、マイクロホン配列１１に到着する音の一部は拡散音である。ここに使用されるように、用語「拡散音」（diffuse sound）は、バック・グラウンド・ノイズまたは反響音のような、本質的に全方向から到着する音を指す。ここで、マイクロホン信号には、（例えば単一の、分離され、指定された）特定の到着方向がない場合、マイクロホン信号のオーディオ特性の分析によって単一の振幅を有する到着方向ベクトル（Ｘ、Ｙ）が得られる。例えば、特定の到着方向がない音源に関連するマイクロホン信号の分析から得られる到着方向ベクトルは、一以下の振幅を有する。例えば実質的に拡散している音場のように、支配的な到着方向がない場合には、到着方向ベクトル（Ｘ、Ｙ）の振幅は０に近似する。全体において実際に拡散している音場では、到着方向ベクトルの振幅は本質的に０と等しい（例えばＸ＝０、Ｙ＝０）。
【００２０】
図４は、本発明の実施例として機能するマイクロホン配列１１の例を図示する。マイクロホン配列は、本質的にダイヤモンド形状パターンで配置された4本の全方向性マイクロホン・カプセルを有するもので、距離２ｄだけ離れている表裏のカプセル（ＦとＢ）、および同じ距離２ｄだけ離れている左右のカプセル（LとＲ）を備える。実施例は、３本以上のマイクロホン・カプセルの別の配置を備えた機能に適する。Ｆ、Ｂ、L並びにＲのカプセルからのマイクロホン信号は、５個のスピーカ駆動信号を生成するために処理される。ここに使用されるように、用語「スピーカ信号」、「ラウドスピーカ信号」、「スピーカ駆動信号」および「ラウドスピーカ駆動信号」は、区別なく使用されてもよく、マイクロホン信号の処理（例えばフィルタリング）、及び／又は分析に関して生成される信号を指す。そして、この信号は、１つ以上のラウドスピーカを駆動する。
【００２１】
図５は、ラウドスピーカ駆動信号が生成される信号処理技術５０の例を図示する。４本のマイクロホン・カプセルの各々からの入力は、フィルタ５１の各々が伝達関数H（ｍ、ｓ）を有する（例えば４×５の）２０個のフィルタ５１のバンクと５個の加算器５２を通してスピーカ５３Ｌ、５３Ｃ、５３Ｒ、５３Ｌｓおよび５３Ｒｓを駆動するために５個の出力信号に写像される。変数「m」は、マイクロホン入力のうちの1個を指す。また、変数「ｓ」は、スピーカ信号のうちの1個を指す。ここに使用されるように、ラウドスピーカ（例えばスピーカ）あるいはフィルタ要素（例えばフィルタ部品）に関して、識別子「Ｌ」、「Ｃ」、「Ｒ」、「Ｌｓ」および「Ｒｓ」は、それぞれ「左」、「中央」、「右」、「左サラウンド」および「右サラウンド」の相対的な指向性の方向付けを説明するために使用される。それらは、例えば、オーディオ、聴覚科学、音響学、音響心理学、録音および再生、信号処理、オーディオ・エレクトロニクス、および同種のものに関係がある分野に熟練している職人によって、よく知られて、認識され、及び／又は使用される。マイクロホン配列１１（図４）のカプセル間の間隔（ｄ）は、音波長の長さと比較して短い。それは、低周波音からスピーカ駆動出力信号に得られるマイクロホン信号の写像に影響を与える。
【００２２】
フィルタ・バンク５１と加算器５２で行なわれる信号処理は、下記の式５Ａ−５Ｅを参照して説明される。
【数１】
0005603325.tif 000002
上記の式５Ａ−５Ｅとここでの別の式において、演算子
「
0005603325.tif 000003
」は畳み込み演算を表す。また、各フィルタについて、表現「ｈｍ、Ｓ」は、スピーカ「s」にマイクロホン「m」を写像するフィルタ要素のインパルス応答「ｈｍ、Ｓ」に該当する。
【００２３】
図６は、本発明の実施例による、ラウドスピーカ駆動信号が生成される信号処理技術６０の例を図示する。可変フィルタ６１は1組の２０個のフィルタ（例えばフィルタ要素）を有する。これらフィルタ各々の伝達関数は、変数Ｘ、Ｙの関数に関係があり、例えば、それらの関数として変化する。実施例では、可変フィルタ６１は、少なくとも部分的に又は概念的に、フィルタ５１（図５）に似ている。遅延線６４は、マイクロホン入力１１Ｌ、１１Ｒ、１１Ｆ及び１１Ｂに遅延を加える。加えられた遅延時間は、群遅延推定ブロック６６、６７を加えられる遅延値に関係（例えば、補正用）がある。遅延線６４は、マイクロホン信号と直列であり、例えばマイクロホン配列１１のマイクロホン・カプセルと可変フィルタ６１の入力の間にある。
【００２４】
群遅延推定（ＧＤＥ）ブロック６６、６７は、ＧＤＥ出力信号Ｘ、Ｙをそれぞれ生成する。群遅延推定ブロック６６、６７の出力信号Ｘ、Ｙは、（−１、…、＋１）の範囲にある。したがって、ＧＤＥ出力ペア（Ｘ、Ｙ）は、到着ベクトルの方向に一致する。ＸとＹに対応する値は、時間とともに滑らかに変わる。例えば、ＸとＹの値は、例えばすべてのサンプル採取間隔で更新される。その代わりに又は加えて、ＸとＹの値は、10ミリ秒毎に（または別の離散値か、先に割り当てられた時間値で）１回の更新のような、より少ない頻度（又はより頻繁で）更新される。本発明の実施例は、事実上、任意のＸとＹの値の更新周波数で効率的に機能するのによく適する。経時的な可変フィルタブロック６１の特性、振る舞い、フィルタ機能、インパルス応答などを調整するか、合わせるか、修正するために、実施例は、群遅延推定ブロック６６、６７から更新されたＸとＹの値を使用する。実施例は、またＸとＹの値に関係している時変特性を本質的に無視してもよい。
【００２５】
可変フィルタ６１は、下記の式６Ａ−６Ｅを参照して説明されるように、機能する。
【数２】
0005603325.tif 000004
フィルタ６１の構造又は関数は、フィルタ５１（図５）の構造又は関数に似ている。したがって、式６Ａ−６Ｅは式５Ａ−５Ｅに、少なくとも部分的には類似している。しかしながら、可変フィルタ６１のインパルス応答hは、ＸとＹの関数であり、ＸとＹは到着方向ベクトルの要素に関係がある。そこで、フィルタ６１のフィルタ応答hｍ、Ｓ（Ｘ、Ｙ）は、マイクロホンmからスピーカsまで写像するためのインパルス応答を説明する。ここで、インパルス応答はＸとＹの両方の関数として変化する。
【００２６】
実施例では、可変フィルタ６１のフィルタ応答は、（例えば下記の式７に従って）ＸとＹの一次関数として説明される。
hｍ、Ｓ（Ｘ、Ｙ）＝ｈFixedｍ、Ｓ＋ＸｘｈXｍ、Ｓ＋ＹｘｈＹｍ、Ｓ  （式７）
表現h Fixed、h XおよびhＹは、構成要素のインパルス応答を説明するもので、フィルタ６１の変数インパルス応答を形成するためにともに組み合わせられる。可変フィルタ応答のこの一次形式に基づいて、式６Ａ−６Ｅは、下記の式８Ａ−８Ｅとして本質的に書き直される。  
【数３】
0005603325.tif 000005
実施例では、１つ以上の方法で上記一次可変フィルタ・バンクとして可変フィルタ６１を実施する。例えば、時々、ＸとＹの新しい値が群遅延推定ブロック６６、６７から利用可能になる。ＸとＹの値の更新で、到着方向に関係があるところの、可変フィルタ６１のインパルス応答ｈｍ、Ｓ（Ｘ、Ｙ）が上記の式7に従って再計算される。実施例は、スピーカ５３の駆動のために５個のスピーカ出力信号を生成するために、可変フィルタ６１の２０個のフィルタ要素上のマイクロホン配列１１のカプセルから、4本のマイクロホン入力信号をこのように処理する。
【００２７】
図７は本発明の実施例による可変フィルタ素子７０の例を図示する。フィルタ要素７０は、図６に示すフィルタ（例えばフィルタ・バンク）６１の成分である。また、フィルタ６１はフィルタ要素７０に機能または構造において類似している１９個の他のフィルタ要素を含んでいる。フィルタ要素７０と２以上の別のフィルタ要素からの出力は、（例えばフィルタ５３の）スピーカｓを駆動するための出力信号へ合計される。可変フィルタ６１は追加の固定フィルタで実施されてもよい。
【００２８】
図８は本発明の実施例によるフィルタ要素８０の例を図示する。フィルタ要素８０には、固定インパルス応答成分ｈFixed、Ｘの値に関係のあるインパルス応答成分ｈＸ、およびＹの値に関係のあるインパルス応答成分ｈＹがある。フィルタ要素８０へのマイクロホン入力信号の１つ以上は、例えばフィルタ要素８０上で処理する前に、ＸまたはＹに対応する値によって、乗算器８８、８９によって前もって拡大縮小される。
【００２９】
図９は本発明の実施例によるフィルタ要素９０の例を図示する。フィルタ要素９０には、固定インパルス応答成分ｈFixed、Ｘの値に関係のあるインパルス応答成分ｈＸ、およびＹの値に関係のあるインパルス応答成分ｈＹがある。フィルタ要素９０の出力の１つ以上は、例えば、フィルタ要素８０上で処理した後であって、スピーカｓ５３を駆動するための出力中に合算器７２で合計される前に、ＸまたはＹに対応する値によって、乗算器９１、９２によって後で拡大縮小される。
【００３０】
実施例は、６０個のフィルタ要素（例えば明確なインパルス値）で５個のスピーカ駆動出力を生成するために、図８又は図９を参照して説明したように、４本のマイクロホン入力に対して、前もって拡大縮小し又は後で拡大縮小することに関連する、信号処理を実施する。別の実施例では、著しくより少数のフィルタ要素で５個のスピーカ駆動出力を生成するために、図８又は図９を参照して説明したように、４本のマイクロホン入力に対して、前もって拡大縮小し又は後で拡大縮小することに関連する、信号処理を実施する。例えば、より少数のマイクロホン入力、又は、中間出力信号を特徴づける対称性が、著しくより少数のフィルタ要素で５個のスピーカ駆動出力を生成するために使用される。
【００３１】
マイクロホン配列１１の各カプセルＦ、Ｂ、L並びにＲからの４個のマイクロホン信号は、下記の式9によって３個の変換されたマイクロホン信号に転換される。
ＭｉｃＦＢＬＲ＝ＭｉｃＦ＋ＭｉｃＢ＋ＭｉｃＬ＋ＭｉｃＲ 
ＭｉｃＦＢ＝ＭｉｃＦ−ＭｉｃＢ 
ＭｉｃＬＲ＝ＭｉｃＬ−ＭｉｃＲ      （式９）
３個の変換されたマイクロホン信号の得られた単純化された一組は、可変フィルタ６１を、４個の当初のマイクロホン信号に関して処理する場合と同じくらいに、ほぼ有効に機能させるために十分な情報を含んでいる。したがって、可変フィルタ６１は単純化される。例えば、４個のマイクロホン信号を３個のマイクロホン信号に変換することによって、可変フィルタ６１を1５個のフィルタ要素で実施することが可能になる。それは、可変フィルタ６１に関連した計算上の資源を節約する。
【００３２】
図１０は、本発明の実施例によって変換されたマイクロホン信号を備えたフィルタ６１の例を図示する。マイクロホン配列１１のＦ、Ｂ、L並びにＲのカプセルに対応する４つの入力信号は、マイクロホン・ミキサー１０１で３個の変換されたマイクロホン信号ＭｉｃＦＢＬＲ、ＭｉｃＦＢおよびＭｉｃＬＲに転換される。群遅延推定ブロック６６、６７は、マイクロホン・ミキサー１０１の「上流で」４個のマイクロホン信号Ｆ、Ｂ、L並びにＲからの群遅延をサンプリングする。３個の変換されたマイクロホン信号、ＦＢＬＲ、ＦＢ及びＬＲは遅延線６４を通して可変フィルタ６１に入力を供給する。遅延線６４は、マイクロホン・ミキサー１０１と可変フィルタ６１の間で直列である。他の実施例では、群遅延推定ブロックはマイクロホン・ミキサー１０１の出力から変換されたマイクロホン信号を取得することにより演算するのに適応してもよい。 
【００３３】
実施例は、中間出力信号の対称特性を使用して、著しくより少数のフィルタ要素を備えた５個のスピーカ駆動出力を生成する。例えば、中間信号スピーカＷ、スピーカＸ、スピーカＹ、スピーカＸ２およびスピーカＹ２が生成される。中間信号スピーカＷ、スピーカＸ、スピーカＹ、スピーカＸ２およびスピーカＹ２は、音場の二次Ｂフォーマット表現を含む。中間信号スピーカＷ、スピーカＸ、スピーカＹ、スピーカＸ２およびスピーカＹ２から、「最終の」スピーカ・ドライバー出力は、例えば下記の式１０で説明されるような、単純な線形写像によって計算される。
【数４】
0005603325.tif 000006
式１０は５ｘ５マトリックスを説明するが、それは、実施例の二次のＢフォーマットデコーダの具体例である。他の１つ以上のマトリックスが別の実施例の中で使用される。
【００３４】
図１1は本発明の実施例による信号処理部１１０の例を図示する。信号処理部１１０は、デコーダ１１２を可変フィルタ６１の「下流」に有して、スピーカ５３にドライバー信号出力を供給する。デコーダ１１２は上記の式１０に従って機能する。
【００３５】
信号処理部１１０では、可変フィルタ６１は、マイクロホン・ミキサー１０１から遅延線６４を通して３つの中間入力信号と、群遅延推定ブロック６６、６７から２個の群遅延推定入力信号Ｘ、Ｙを受け取る。可変フィルタ６１は５個の出力を生成するが、それらは拡声器５３の駆動用にデコーダ１１２によって処理される。可変フィルタ６１は1５個の可変フィルタ素子を含んでいるが、その各々はＸとＹの関数として変化する。図８と図９に関して上記でそれぞれ説明されたように、前もって拡大縮小し又は後で拡大縮小するフィルタ・バンク６１を実施することでは、各可変フィルタの実装用に使用される３つの固定フィルタと共に、４５個のフィルタを使用する。実際問題として、４５個のフィルタの大部分は様々な応用で除去され、従って省略される。例えば、ある実施例では、４５個のうち9個のフィルタ要素を使用し、それらのフィルタ要素は下記の式１１で説明されるようなインパルス応答で実施される。
【数５】
0005603325.tif 000007
【００３６】
式１１で、フィルタ要素『ｈFixedＬＲＦＢ、Ｗ』は固定成分を表わすが、それはＬ＋Ｒ＋Ｆ＋Ｂマイクロホン入力からスピーカＷの中間出力信号に写像する。『ｈＸＦＢ、Ｘ２』はＸ変数成分を表わすもので、それは、Ｆ−Ｂマイクロホン入力からスピーカＸ２中間出力信号に写像する。（例えば合計４５個の要素のうち）9個のフィルタ要素が非ゼロである場合、それらが1組の4個のインパルス応答、フィルタＡ、フィルタＢ、フィルタＣおよびフィルタＤで表されるか、又は特徴づけられることが認識される。したがって、実施例では、フィルタ要素の縮小された一組によって実施されるような、可変フィルタブロック６１が許容される。
【００３７】
図１2は本発明の実施例による可変フィルタ１２６１を図示する。フィルタ１２６１は、インパルス応答によって特徴づけられるフィルタＡ、フィルタＢ、フィルタＣ１、フィルタＣ２およびフィルタＤの５個のフィルタ要素で実施される。フィルタＣ１とフィルタＣ２の各々は、上記の式１１でフィルタＣの表現で説明されるインパルス応答を有する。乗算器１２１、１２２で変換されたマイクロホン信号ＦＢ、ＬＲについてスケーリングが実施されたものと、群遅延推定値Ｘ、Ｙが、それぞれ、フィルタ要素フィルタＤへの入力を形成するために、加算器１２０で（例えば減法的に）混ぜられる。スケーリングは、中間信号５３の4個に対して駆動信号を生成するために、フィルタ要素フィルタＢ、フィルタＣ１、フィルタＣ２およびフィルタＤの出力に関して乗算器124でスケーリングが実施されたものが、加算器125で混ぜられる。中間信号スピーカＷはフィルタ要素フィルタＡの出力から得られる。一実施例では、このように再度混合されたマイクロホン信号（ＭｉｃＦＢＬＲ、ＭｉｃＦＢおよびＭｉｃＬＲ）及び／又はＢフォーマット中間信号（フィルタＡ、フィルタＢ、フィルタＣ１、フィルタＣ２およびフィルタＤ）の対称性が使用される。
【００３８】
一実施例は、群遅延推定を実施する１つ以上の方法を使用する。例えば、群遅延推定ブロック６６、６７（図６、１０、１１）は、２本のマイクロホン入力信号間の時間オフセットの連続的な推定値（例えば、周期的に更新、時々、その他）を生成するために構成されてもよいし実施されてもよい。例えば、推定された到着方向ベクトルのＸ成分は、ＭｉｃＦとＭｉｃＢのマイクロホン信号間の時間オフセットの決定により生成される。正面からのマイクロホン配列１１の入射である音響信号に関しては、Ｘの値が１に接近する。その理由は、到着単位ベクトルの方向は、Ｘ軸の上又はＸ軸に接近して指向するからである。Ｘ＝1の場合には、ＭｉｃＢ信号がＭｉｃＦ信号の時間遅延した複製、又は事例から本質的に成ることが期待される。その理由は、両方のマイクロホン・カプセルが本質的に無指向性であり、そして、本質的に同一か近接同一信号を異なる時間遅延で受け取るからである。
【００３９】
実施例は、２つのオーディオ信号間で相対的な時間オフセットの推定値を連続的に更新する。例えば、マイクロホン配列１１に到着する音響信号が方位角θからの著しい成分を含んでいる場合に、ＭｉｃＢ信号は下記の式１２によって説明された付加的な時間遅延を有するＭｉｃＦ信号に類似している。
τＦＢ＝（２ｄ／ｃ）ｃｏｓθ  （式１２）
式１２では、表裏のマイクロホン・カプセル間の物理的な距離は表現２ｄ（例えば図４）によって表わされる。ここで、cは空気（例えば標準温度圧力の乾き空気）中の音速である。θのある角度に関しては、時間差が負である。例えば、音がマイクロホン配列の背後から（例えば、マイクロホン配列の後部の）マイクロホン配列１１に到着する。したがって、ＭｉｃＢ信号はＭｉｃＦ信号に先行してもよい。
【００４０】
実施例は「相対的な群遅延」Ｘを推定する。相対的な群遅延Ｘは、ｃ／２ｄの係数を掛けて、実際の群遅延の推定を含む。したがって、相対的な群遅延Ｘは本質的にcosθを推定する。実施例は、相対的な群遅延Ｘの最初の（例えば起動）推定で始まる群遅延の推定を実施する。そのとき、２つの信号、ＭｉｃＦとＭｉｃＢの上で、通過帯域フィルタリングが行なわれる。通過帯域フィルタリングは、例えば、１０００ヘルツ（Hz）の高域通過フィルタリングと、例えば８０００ヘルツの低域通過フィルタリングを含む。通過帯域したＭｉｃＢ信号は、例えば９０度の位相シフトのような、位相シフトがなされる。通過帯域され、位相シフトされたＭｉｃＢ信号は、Ｄｅｌａｙ＝−２Ｘｄ／ｃと等しい量だけ遅延させられる。
【００４１】
そのとき、相関のレベルは、通過帯域され、位相シフトされ、遅延されたＭｉｃＢ信号と、通過帯域されたＭｉｃＦ信号との間で決定される。通過帯域され、位相シフトされ、遅延されたＭｉｃＢ信号と、通過帯域されたＭｉｃＦ信号との間の相関レベルの決定には、相関値を生成するために２つの信号のサンプルをともに乗算することを含む。相関値は、下記の式１３による相対的な群遅延の新しい推定値を計算するために使用される。
[数６]
ｃｌｉｐ（Ｘ＋δ）    相関値＞０
Ｘ’＝ｃｌｉｐ（Ｘ）        相関値＝０
ｃｌｉｐ（Ｘ−δ）    相関値＜０
（式１３）
群遅延推定は周期的に繰り返される。したがって、相対的な群遅延推定値Ｘは時間とともに変わり、それによってcosθの時間変化推定値を形成するような実施例が可能になる。更新定数δは、Ｘの繰り返される更新に対して、適切な収斂速度を提供するように選ばれる。例えば、δの小さな値によって、信号Ｘが時間の関数として滑らかに変わることが可能になる。実施例では、δは0.001と等しいか、又はこれの近似値となる。δに対する別の値が使用されてもよい。
【００４２】
９０度の位相シフト信号は、位相シフトしていない信号と時間あわせを維持する場合に、位相シフトしていない信号と非相関である。したがって、位相シフト信号と位相シフトしていない信号との相関の程度が、両者を時間あわせした場合以外であると意味する場合に、実施例は機能する。さらに、相関の符号（正又は負）は、信号間の時間遅れオフセットが正か負かを示してもよい。したがって、一実施例では、相対的な群遅延推定値Ｘを調整するために相関の符号を使用する。
【００４３】
図４を再び参照して、到着方向推定値のＸ成分は、ＦとＢのマイクロホン信号間の時間遅れ推定値から形成される。この理由は、これらの２つのマイクロホン・カプセルが （例えば図３に説明されるように） Ｘ軸に沿って互いに関連して移動されるからである。実施例は、群遅延推定値を生成するために２個以上のマイクロホン信号を使用してもよい。例えば、単一のマイクロホン・ペアが希望の成分の方向に対して正しい方向に置かれない条件で、２個以上のマイクロホン信号が群遅延推定値を生成する。
【００４４】
実施例は、カプセルが距離ｄ＝７ｍｍ（７ミリメートル）間隔を置かれるマイクロホン配列１１で実施される。信号処理は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）で実施されるもので、48kHzの速度でサンプリングされるオーディオ信号上で演算する。実施例では、フィルタフィルタＡ、フィルタＢ、フィルタＣおよびフィルタＤは、２３個のタップの有限のインパルス応答（ＦＩＲ）フィルタとして実施される。図１３、図１４、図１５及び図１６は、実施例に従って実施されたＦＩＲフィルタのインパルス応答例を図示する。
【００４５】
列挙された実施例
本発明の実施例は、このように以下に列挙される記述の１つ以上に関係がある。
１．マイクロホンの配列の各々からの信号を分析するステップと、
マイクロホン信号の少なくとも１つの部分集合に対して、前記部分集合中の信号間の相対的な時間遅延を特徴づける時間差を推定するステップと、
１つ以上の音源からのマイクロホン入力の方向を推定するステップであって、前記音源は前記マイクロホン信号に関係があり、前記マイクロホン入力は少なくとも一部分が前記推定時間差に基づいて前記マイクロホンの各々に到着する、前記ステップと、
少なくとも１つのフィルタ伝達関数に関して前記マイクロホン信号をフィルタするステップであって、前記フィルタ伝達関数は１つ以上のフィルタに関係があると共に、前記フィルタ伝達関数は、
第１の伝達関数成分であって、前記音源の方向と関係する第１の空間方向（spatial orientation）に関係のある値を有し、
第２の伝達関数成分であって、前記音源の方向と関係する第２の空間方向に関係のある値を有し、
前記第２の空間方向は、前記第１の空間方向に関して実質的に直交していること、
の１つ以上を含む、前記ステップと、
前記フィルタするステップに基づいて、少なくとも２つのラウドスピーカを駆動する信号を計算するステップと、
を含んで成る方法。
【００４６】
２．  実施例１に記載される方法において、前記フィルタ伝達関数がさらに第３の伝達関数成分を含み、前記第３の伝達関数成分は本質的に固定値であることを特徴とする方法。
３．  実施例１に記載される方法において、１つ以上の音源から前記マイクロホンの各々に到着するマイクロホン入力の方向を推定するステップが、
前記マイクロホン信号の各々の間の時間遅延差に基づいて、前記到着方向に関連する到着ベクトルの一次的な方向を定めるステップであって、前記到着ベクトルの前記一次的な方向は前記第１の空間方向と前記第２の空間方向に関連する、
ことを含むことを特徴とする方法。
４．  実施例３に記載される方法において、前記フィルタ伝達関数が前記１つ以上のフィルタに関連するインパルス応答に関連することを特徴とする方法。
【００４７】
５．  実施例３に記載される方法において、前記フィルタするステップ又は前記計算するステップの１つ以上が、
前記方向の信号に基づいて、１つ以上の前記フィルタの前記フィルタ伝達関数を修正するステップと、
前記修正済のフィルタ伝達関数に基づいて、前記マイクロホン入力を前記ラウドスピーカ駆動信号の１つ以上に写像するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
６．  実施例５に記載される方法において、
前記方向の信号の第１は、前記マイクロホンに関して本質的に前後方向にある音源に関係があり、
前記方向の信号の第２は、前記マイクロホンに関して本質的に左右方向にある音源に関係がある、
ことを特徴とする方法。
【００４８】
７．  実施例６に記載される方法において、前記フィルタするステップ又は前記計算するステップの１つ以上が、
第２のフィルタの出力と、固定伝達関数値を有する第１のフィルタの出力とを合計するステップであって、前記第２のフィルタの伝達関数は前記前後の信号方向の修正に対応するように選択されていると共に、前記第２のフィルタ出力は前記前後の信号方向に重み付けられており、
さらに、第３のフィルタの出力と前記第１のフィルタの前記出力を合計するステップであって、前記第３のフィルタの伝達関数は前記左右方向の修正に対応するように選択されていると共に、前記第３のフィルタ出力は前記左右方向に重み付けられる、
ことを特徴とする方法。
【００４９】
８．  実施例１に記載される方法において、前記フィルタするステップは第１のフィルタするステップで構成されると共に、前記方法はさらに
前記マイクロホン信号を修正するステップと、
前記修正済のマイクロホン信号を第２のフィルタするステップでフィルタするステップであって、前記第２のフィルタするステップは前記第１のフィルタするステップに関しての可変フィルタの縮小された一組を構成する、前記ステップと、
前記第２のフィルタするステップに基づいて１つ以上の第１の出力信号を生成するステップと、
前記第１の出力信号を変換するステップであって、前記ラウドスピーカ駆動信号は第２の出力信号を構成する、前記ステップと、
前記ラウドスピーカ駆動信号を計算するステップは、少なくとも部分的には、前記変換するステップに基づく、
ことを特徴とする方法。
９．  実施例８に記載される方法において、前記修正するステップが前記マイクロホン信号を実質的に線形混合処理（linear mix operation）で混ぜることを含むことを特徴とする方法。
１０．  実施例９に記載される方法において、前記変換するステップが前記第１の出力信号を実質的に線形混合処理で混ぜることを含むことを特徴とする方法。
【００５０】
１１．  マイクロホン配列の各々からの信号を分析する手段と、
マイクロホン信号の少なくとも１つの部分集合に対して、前記部分集合中の信号間の相対的な時間遅延を特徴づける時間差を推定する手段と、
１つ以上の音源からのマイクロホン入力の方向を推定する手段であって、前記音源は前記マイクロホン信号に関係があり、前記マイクロホン入力は少なくとも一部分が前記推定時間差に基づいて前記マイクロホンの各々に到着する、前記手段と、
少なくとも１つのフィルタ伝達関数に関して前記マイクロホン信号をフィルタする手段であって、前記フィルタ伝達関数は前記フィルタする手段に関連して１つ以上のフィルタに関係があると共に、前記フィルタ伝達関数は、
第１の伝達関数成分であって、前記音源の方向と関係する第１の空間方向（spatial orientation）に関係のある値を有し、
第２の伝達関数成分であって、前記音源の方向と関係する第２の空間方向に関係のある値を有し、
前記第２の空間方向は、前記第１の空間方向に関して実質的に直交していること、
の１つ以上を含む、前記手段と、
前記フィルタする手段の機能に基づいて、少なくとも２つのラウドスピーカを駆動する信号を計算する手段と、
を含んで成るシステム。
【００５１】
１２．  実施例１１に記載されるシステムにおいて、前記伝達関数成分がさらに第３の伝達関数成分を含み、前記第３の伝達関数成分は本質的に固定値であることを特徴とするシステム。
１３．  実施例１１に記載されるシステムにおいて、１つ以上の音源から前記マイクロホンの各々に到着するマイクロホン入力の方向を推定する手段が、
前記マイクロホン信号の各々の間の時間遅延差に基づいて、前記到着方向に関連する到着ベクトルの一次的な方向を定める手段であって、前記到着ベクトルの前記一次的な方向は前記第１の空間方向と前記第２の空間方向に関連する、
ことを含むことを特徴とするシステム。
１４．  実施例１３に記載されるシステムにおいて、前記フィルタ伝達関数が前記１つ以上のフィルタに関連するインパルス応答に関連することを特徴とするシステム。
【００５２】
１５．  実施例１３に記載されるシステムにおいて、前記フィルタするステップ又は前記計算する手段の１つ以上が、
前記方向の信号に基づいて、１つ以上の前記フィルタの前記フィルタ伝達関数を修正する手段と、
前記修正済のフィルタ伝達関数に基づいて、前記マイクロホン入力を前記ラウドスピーカ駆動信号の１つ以上に写像する手段と、
を含むことを特徴とするシステム。
１６．  実施例１５に記載されるシステムにおいて、
前記方向の信号の第１は、前記マイクロホンに関して本質的に前後方向にある音源に関係があり、
前記方向の信号の第２は、前記マイクロホンに関して本質的に左右方向にある音源に関係がある、
ことを特徴とするシステム。
【００５３】
１７．  実施例１６に記載されるシステムにおいて、前記フィルタする手段又は前記計算する手段の１つ以上が、
前記フィルタする手段に結びついた第２のフィルタの出力と、固定伝達関数値を有すると共に前記フィルタする手段に結びついた第１のフィルタの出力とを合計する手段であって、前記第２のフィルタの伝達関数は前記前後の信号方向の修正に対応するように選択されていると共に、前記第２のフィルタ出力は前記前後の信号方向に重み付けられており、
さらに、第３のフィルタの出力と前記第１フィルタの前記出力を合計する手段であって、前記第３のフィルタの伝達関数は前記左右方向の修正に対応するように選択されている、
ことを特徴とするシステム。
【００５４】
１８．  実施例１１に記載されるシステムにおいて、前記フィルタする手段は第１のフィルタする手段で構成されると共に、前記システムはさらに
前記マイクロホン信号を修正する手段と、
前記修正済のマイクロホン信号を第２のフィルタする手段でフィルタする手段であって、前記第２のフィルタする手段は前記第１のフィルタする手段に関しての可変フィルタの縮小された一組を構成する、前記手段と、
前記第２のフィルタする手段に基づいて１つ以上の第１の出力信号を生成する手段と、
前記第１の出力信号を変換する手段であって、前記ラウドスピーカ駆動信号は第２の出力信号を構成する、前記手段と、
前記ラウドスピーカ駆動信号を計算する手段は、少なくとも部分的には、前記変換する手段に基づく、
ことを特徴とするシステム。
１９．  実施例１８に記載されるシステムにおいて、前記修正する手段が前記マイクロホン信号を実質的に線形混合処理（linear mix operation）で混ぜることを含むことを特徴とするシステム。
２０．  実施例１９に記載されるシステムにおいて、前記変換する手段が前記第１の出力信号を実質的に線形混合処理で混ぜることを含むことを特徴とするシステム。
【００５５】
２１．  一個以上のプロセッサで実行されたときに、実施例１−１０に記載される任意のステップを構成する方法を実施するように前記一個以上のプロセッサを制御する命令を含んで成る、コンピュータ読取り可能な記憶媒体。
２２．  一個以上のプロセッサで実行されたときに、実施例１１−２０に記載される任意の手段を構成するシステムを構成するように前記一個以上のプロセッサを制御する命令を含んで成る、コンピュータ読取り可能な記憶媒体。  
【００５６】
２３．  全指向性マイクロホン・カプセルのアレイから、サラウンドスピーカ装置上の再生にふさわしいスピーカ出力信号に、マイクロホン入力信号を処理する方法であって、
１つ以上の正面マイク信号と１つ以上の背面マイク信号との間の前後の時間差を推定するステップであって、前記前後の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の左マイク信号と１つ以上の右マイク信号との間の左右の時間差を推定するステップであって、前記左右の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の可変フィルタを通して前記マイクロホン入力信号の各々をフィルタするステップと、
１つ以上の可変フィルタの出力を合計するステップと、
前記合計された可変フィルタ出力に基づいて前記スピーカ出力信号の各々を生成するステップであって、前記可変フィルタの１つ以上は前記前後の時間差又は前記左右の時間差の少なくとも１以上の関数として変化する伝達関数を有する、前記ステップと、
を含んで成る方法。
【００５７】
２４．  実施例２３に記載される方法において、前記可変フィルタの各々が、固定フィルタ成分、前記前後の時間差によって重み付けされた前後の可変フィルタ成分、あるいは前記左右の時間差によって重み付けされた左右の可変フィルタ成分の１つ以上の和を含むことを特徴とする方法。
【００５８】
２５．  全指向性マイクロホン・カプセルのアレイから、サラウンドスピーカ装置上の再生にふさわしいスピーカ出力信号に、マイクロホン入力信号を処理する方法であって、
１つ以上の正面マイク信号と１つ以上の背面マイク信号との間の前後の時間差を推定するステップであって、前記前後の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
１つ以上の左マイク信号と１つ以上の右マイク信号との間の左右の時間差を推定するステップであって、前記左右の時間差が概ね負の１から正の１の範囲の値に正規化されている、前記ステップと、
1組の前処理されたマイクロホン信号を生成するステップであって、その各々が入力重み係数によって各々拡大縮小されたマイクロホン入力信号の１つ以上の和として生成される、前記ステップと、
１つ以上のフィルタを通して前記前処理されたマイクロホン信号の各々をフィルタするステップと、
1組の中間出力信号を生成するステップであって、前記中間出力信号の各々が１つ以上のフィルタの出力の和を含んでなると共に、各々が出力重み係数によって拡大縮小される、前記ステップと、
前記中間出力信号の前記重み付けされた合計から前記スピーカ出力信号の各々を生成するステップであって、前記入力重み係数又は前記出力重み係数の１つ以上が前記前後の時間差又は前記左右の時間差の少なくとも１以上の関数として構成される、前記ステップと、
を含んで成る方法。
【００５９】
等価物、拡張、代案、その他
マイクロホンアレーを備えたサラウンド・サウンドの生成に関係のある実施例は、以上のように説明される。上述の明細書では、本発明の実施例が態様毎に多数の特定の詳細を参照して記述された。したがって、何が発明であるかの唯一かつ排他的な標識であって発明であるとして出願人によって意図されるのは、本出願に基づいて許可される一組の請求項であって、いかなる後の補正も含まれる。そのような請求項に含まれる術語について明らかにここに明記されるいかなる定義も、請求項で使用される術語の意味を決定する。従って、請求項に明らかに記載されていないような、制限、要素、特性（property）、機能、利点あるいは属性は、形はどうあれ請求項の適用範囲を制限しない。従って、明細書と図面は、制限的な趣旨ではなく本発明を説明するものに過ぎない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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