(57)【要約】駆動信号を用いてラウドスピーカアレイを駆動するための波面合成装置において、ラウドスピーカが所定の異なる位置に配設され、ラウドスピーカの駆動信号が、ラウドスピーカアレイおよびラウドスピーカの所定位置に対して仮想位置にある仮想音源と関連付けられた音響信号に基づき、まず、仮想音源から所定リスナー位置までの方向と反対に動くラウドスピーカ信号によるアーティファクトが減少するよう、仮想音源位置、所定リスナー位置、ラウドスピーカの所定位置に基づいてラウドスピーカアレイの関連のあるラウドスピーカを判定する。関連のあるラウドスピーカおよび仮想音源に対する駆動信号コンポーネントを計算するための手段（２０）の下流側において、関連のあるラウドスピーカに対して、仮想音源に対する関連のあるラウドスピーカに対する駆動信号コンポーネントを供給するための手段（２４）があり、関連のあるラウドスピーカに属さないラウドスピーカアレイのラウドスピーカに対しては仮想音源に対する駆動信号が供給されないことを特徴とする。これを用いることで、発生音場による音響室エリアにおけるアーティファクトが抑制されることから、このエリア内において、無アーティファクト方式で有用な音場だけが聞かれる。【選択図】図１
2007507121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラウドスピーカが所定の異なる位置に配設され、ラウドスピーカアレイおよびラウドスピーカの所定位置に対して仮想位置にある仮想音源（９００）と関連付けられた音響信号に基づく駆動信号を用いてラウドスピーカ（９０４）のアレイ（９０４ａ，９０４ｂ，９０４ｃ，９０４ｄ）を駆動するための波面合成装置であって、
仮想音源位置、所定リスナー位置、ラウドスピーカの所定位置に基づいてラウドスピーカアレイの関連のあるラウドスピーカを判定する手段であって、仮想音源から所定リスナー位置に向かう方向と反対に動くラウドスピーカ信号によるアーティファクトが減少するようにした判定手段（１０）と、
関連のあるラウドスピーカおよび仮想音源に対する駆動信号コンポーネントを計算するための手段（２０）と、
関連のあるラウドスピーカに対して、仮想音源に対する関連のあるラウドスピーカに対する駆動信号コンポーネントを供給するための手段（２４）であって、関連のあるラウドスピーカに属さないラウドスピーカアレイのラウドスピーカに対しては仮想音源に対する駆動信号が供給されない手段とを備える、波面合成装置。
【請求項２】
供給手段（２０）が仮想音源に対する受信ライン（４００）を規定するよう形成され、判定手段が、仮想音源に供給される駆動信号コンポーネントに応じて、受信ライン（４００）上に配設されたリスナー位置に対してラウドスピーカ出力を関連があるものとして判定するよう形成され、ラウドスピーカ信号の移動方向が、仮想音源から受信ラインに向かう方向と平行な１つの方向コンポーネントを少なくとも１つ含むことを特徴とする、請求項１に記載の波面合成装置。
【請求項３】
判定手段（１０）が、仮想音源に供給される駆動信号コンポーネントに応じて、ラウドスピーカアレイに対するリスナー位置に対してラウドスピーカ出力を関連があるものとして判定するよう形成され、ラウドスピーカ信号の移動方向が、仮想音源の仮想位置から各ラウドスピーカに向かうベクトルと平行な部分が少なくとも１つあることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の波面合成装置。
【請求項４】
判定手段（１０）は、仮想位置が、ラウドスピーカアレイで規定される音響室（９０２）の外部にあるかどうかを検出するよう形成され、
検出結果が肯定的である場合に、仮想音源（９００）と受信ライン（４００）との間に位置するラウドスピーカが関連があるものとして判定される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項５】
ラウドスピーカ主放射方向（５００）と、仮想音源（９００）とラウドスピーカ間のラインとの間の角度（α）を判定し、この角度が、９０°付近の所定領域にある境界角度よりも小さいラウドスピーカだけを関連があるものとして判定するよう判定手段（１０）が形成されることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項６】
所定領域が＋／−２０°を含むことを特徴とする、請求項５に記載の波面合成装置。
【請求項７】
仮想音源（９００）の仮想位置が、ラウドスピーカアレイで規定される音響室（９０２）内にあるかどうかを検出するよう判定手段（１０）が形成され、
検出結果が肯定的である場合に、受信ライン（４００）に平行な基準ライン（６００）から離間し、受信ライン（４００）に対して仮想音源（９００）の仮想位置を通過する面上に位置する領域内に位置するラウドスピーカが関連があるものとして判定されることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項８】
ラウドスピーカアレイがラインアレイであり、
仮想音源に対する駆動信号コンポーネントを計算するための手段（２０）がラウドスピーカと仮想音源とに対する駆動信号コンポーネントを計算し、それにより受信ライン（４００）が生じるよう形成され、受信ライン上のリスナー位置に対して無誤差波面合成を生成できることを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項９】
受信ライン（４００）が音響室（９０２）の中心（４０２）を通って延伸することを特長とする、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項１０】
仮想音源と、ラウドスピーカアレイのラウドスピーカとに対する駆動信号コンポーネントを計算し、それにより受信ライン（４００）として直線が生じるよう計算手段（２０）が形成されることを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の波面合成装置。
【請求項１１】
仮想音源（９００）の仮想位置が時間可変であることを特徴とし、
仮想音源（９００）とラウドスピーカとに対する駆動信号コンポーネントを計算するよう計算手段（２０）が形成され、それにより前時点に関連がなく、現時点に関連のあるラウドスピーカに対する駆動信号コンポーネントが基準レベルを参照して所定減衰手段により減衰されることを特徴とする、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項１２】
最大減衰から０に等しい減衰まで所定数の時点内で段階を追って減衰手段を減らすよう計算手段（２０）が形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の波面合成装置。
【請求項１３】
所定数の時点が２より大きく、４０より小さいことを特徴とする、請求項１２に記載の波面合成装置。
【請求項１４】
目標レベルが仮想音源と関連付けられ、
仮想音源レベルに関する所定減衰手段による減衰に対する補償を行うため、前時点と現時点とにおける関連のあるラウドスピーカであるラウドスピーカに対する仮想音源に対する駆動信号コンポーネントがレベル増幅されることを特徴とする、請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項１５】
ラウドスピーカが所定の異なる位置に配設され、ラウドスピーカアレイおよびラウドスピーカの所定位置に対して仮想位置にある仮想音源（９００）と関連付けられた音響信号に基づく駆動信号を用いてラウドスピーカ（９０４）のアレイ（９０４ａ，９０４ｂ，９０４ｃ，９０４ｄ）を駆動するための方法であって、
仮想音源位置、所定リスナー位置、ラウドスピーカの所定位置に基づいてラウドスピーカアレイの関連のあるラウドスピーカを判定するステップであって、仮想音源から所定リスナー位置に向かう方向と反対に動くラウドスピーカ信号によるアーティファクトが減少するようにしたステップ（１０）と、
関連のあるラウドスピーカおよび仮想音源に対する駆動信号コンポーネントを計算するステップ（２０）と、
関連のあるラウドスピーカに対して、仮想音源に対する関連のあるラウドスピーカに対する駆動信号コンポーネントを供給するステップ（２４）であって、関連のあるラウドスピーカに属さないラウドスピーカアレイのラウドスピーカに対して仮想音源に対する駆動信号が供給されないステップとを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法を実施するためのプログラムコードを有し、そのプログラムがコンピュータ上で実行される、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波面合成システム、特に、限られた数のラウドスピーカしかもたないラウドスピーカアレイによるアーティファクトの防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンターテインメントエレクトロニクスの分野において、新規技術や革新的製品に対する必要性が増加している。新たなマルチメディアシステムの成功にとって、最適な機能性あるいは能力をもたらすということが重要な前提条件である。これは、デジタル技術、とりわけコンピュータ技術の活用により達成される。この例としては、よりいっそう現実に近い音響映像効果をもたらすようなアプリケーションがある。以前の音響システムでは、自然のものだけでなく、仮想環境における空間音声再生の品質でかなり不利な面がある。
【０００３】
音響信号のマルチチャネルラウドスピーカ再生方法は長年にわたって知られており、標準化されてきた。利用可能なあらゆる技術は、ラウドスピーカの設置場所とリスナーの位置の両方が転送様式において付加されているという点で不利である。リスナーに対してラウドスピーカを誤って配置すると、音響品質が大きく損なわれる。最適の音声は、いわゆるスウィートスポットと呼ばれる小さな再生空間エリア内だけで可能である。
【０００４】
良好な自然の空間効果や音響再生における包囲空間すなわち範囲を大きくすることは新規技術の助けを借りることで達成できる。いわゆる波面合成（ＷＦＳ）と呼ばれるこういった技術の原理は、デルフト工科大学で研究されており、８０年代後半に始めて発表された（バークアウト，Ａ．Ｊ．；ドゥブリーズ，Ｄ．；フォーゲル，Ｐ．：波面合成による音響制御，ＪＡＳＡ９３，９９３）。
【０００５】
この方法ではコンピュータ出力および伝送速度に対して非常に大きな要求があるため、これまでのところ波面合成が実際に用いられることはまれであった。マイクロプロセッサ技術や音響符号化の分野における進歩があって、初めて、この技術を現在の具体的適用例に用いることが可能となる。専門家向けの最初の製品が来年予定されている。数年以内に、消費者向けの最初の波面合成の適用例も市場に現れると考えられている。
【０００６】
ＷＦＳの基本的な考え方は、波動理論におけるホイヘンスの原理を応用したものに基づく。
【０００７】
波動で捕捉される各点は、球状あるいは円状に伝播する素元波の基点である。
【０００８】
音響学に適用すると、入射波面の任意の各形状がお互い隣同士に配置される大量のラウドスピーカ（いわゆるラウドスピーカアレイ）により再現される。もっとも単純な場合、再生される単点音源やラウドスピーカの線形配置、各ラウドスピーカの音響信号は、個々のラウドスピーカの放射音声場が正しくオーバレイするよう時間遅延および増幅スケーリングを用いて供給される。各音源に対して、複数の音源を用いて、各ラウドスピーカに対する寄与が別個に計算され、計算で得られる信号が追加される。再生される音源が反射壁をもつ室内にある場合、追加音源としてラウドスピーカアレイを通る反射についても再生されなければならない。このように、計算コストは音源の数、録音室の反射特性、ラウドスピーカの数に大きく依存する。
【０００９】
特に、この技術の利点は、広範囲の再生空間にわたって自然の空間音声効果が可能であるという点である。既知の技術と対照的に、音源の方向と距離が非常に正確に再生される。限度はあるが、仮想音源を実ラウドスピーカアレイとリスナー間に置くこともできる。
【００１０】
波面合成は、特性のわかっている環境に対してはよく機能するものの、環境の実際の特性に合致しない環境特性に基づいて特性が変化する場合や波面合成が実行される場合、不規則性が生じる。
【００１１】
ただし、波面合成技術は、対応する空間音響知覚による視覚を補うよう有利な利用も可能である。かつて、仮想スタジオでの再生において、仮想場面の信頼できる視覚の伝播はフォアグラウンドであった。画像に一致する音響知覚は、通常、後でポストプロダクションと呼ばれる工程で手動ステップにより音響信号に対して付加される、あるいは実現に当って高価すぎて時間がかかりすぎるものと分類されるため無視される。したがって、通常の場合、個々の感覚との矛盾が生じ、これにより設計空間、すなわち信頼しにくいものと認識されるような設計場面になってしまう。
【００１２】
技術文献「視聴覚システムにおける空間化された音響と二次元ビデオ投射との結合効果に関する主観的実験」，Ｗ．ドゥブルイジン，Ｍ．ブーン，ＡＥＳ会議資料５５８２，２００２年５月１０−１３日，ミュンヘンにおいて、視聴覚システムにおける空間音響と二次元ビデオ投射との結合効果に関する主観的実験が示されている。特に、互いに前後に並ぶ２人の人が見え、波面合成の助けを借りて異なる仮想音源とみなされて再構築されるのであれば、カメラからの距離が異なっている距離にあってお互いがほぼ前後の位置にある２人の話し手は、視聴者によりよく理解されるということが強調される。この場合、主観的実験により、お互い別々の場所から同時に話をしている２人の話し手をリスナーが良好に理解して聞き分けられるということが明らかとなった。
【００１３】
２００１年９月２４日から２７日にかけてイルメナウで開催された第４６回国際科学セミナーにおけるＵ．ロイタ，Ｆ．メルヒオール，Ｃ．ザイデルらによる「仮想空間における音響効果の自動適用」という件名の会議投稿において、音のポストプロダクション処理を自動化する方法が提示されている。最後に、部屋のサイズ、表面テクスチャあるいはカメラ位置、役者の位置といった視覚化に必要なフィルムセットのパラメータが音響関連性に対して確認され、その上で対応する制御データが生成される。これはその後、話し手の音量のカメラまでの距離の依存性の活用、あるいは部屋のサイズや壁のテクスチャに対する依存性の残響時間といったポストプロダクションに対して用いられる効果やポストプロダクション工程に対して自動的に影響を及ぼす。ここで、目的は、現実性の認識度の高い仮想場面の視覚を向上させることである。
【００１４】
場面がさらに現実味を帯びるようにするため、「カメラの耳を用いて聞くこと」が可能にならなければならない。ここで、映像の音声事象位置とサラウンドフィールドにおける聴取事象位置との間の関連性が可能な限り高くなることが求められる。つまり、音源位置が常に映像に適合することが想定される。ズームといったカメラパラメータもまた、ＬとＲの２つのラウドスピーカの位置として音声設計に含まれる。最後に、仮想スタジオのトラッキングデータがシステムに伴う時間コードとともにファイル内に書き込まれる。同時に、映像、音声および時間コードがＭＡＺに記録される。カムダンプファイルは、音響ワークステーション用の制御データを生成しＭＩＤＩインターフェイスを通してＭＡＺからの映像に対して同期的に出力するコンピュータに伝送される。サラウンドフィールドにおける音源の位置づけや早期の反射や残響を挿入するといった実際の音響処理はオーディオワークステーション内で行われる。信号は５．１サラウンドラウドスピーカシステムに対して供給される。
【００１５】
捕捉セッティングにおける音源位置といったカメラトラッキングパラメータは実際の映画セットに記録される場合もある。このようなデータは仮想スタジオでも生成される。
【００１６】
仮想スタジオでは、役者あるいはプレゼンタが単独で記録室内にいる。特に、役者あるいはプレゼンタは、ブルーボックスあるいはブルーパネルとも呼ばれるブルーウォールの前に立つ。このブルーウォールに対して、青色ストライプおよび薄青色ストライプのパターンがあてられる。この様式の特別な点は、ストライプが異なる幅をもつため複数ストライプの組み合わせが生じるということである。ブルーウォールを仮想背景に置き換える際に、ポストプロダクションにおいてブルーウォールでのストライプの組み合わせが１つであることから、カメラがどの方向を向いているかを正確に決めることが可能である。この情報を用いて、コンピュータが現在のカメラ視野角に対する背景を決定する。さらに、追加のカメラパラメータを検知して出力するカメラからのセンサが調べられる。センサ手段によるカメラの典型的なパラメータとしては、回転、傾き、パン、焦点距離あるいはズームとも呼ばれるｘ，ｙ，ｚという３段階の移動、３段階の回転があるが、これはカメラのアパーチャ角に関する情報と同じ意味をもつものである。
【００１７】
カメラの正確な位置は、画像認識や高度なセンサ技術なしに決定されることから、カメラに取り付けられた赤外線センサの位置を決定する複数の赤外線カメラで構成されるトラッキングシステムも用いられる。このようにしてカメラの位置を決定することもできる。センサ技術からもたらされるカメラパラメータや画像認識で調べられるストライプ情報を用いて、ここでコンピュータがリアルタイムに現在の映像に対する背景を計算する。ここで、青背景のもつ青の色合いが映像から除去され、これにより青背景の代わりに仮想背景が映写される。
【００１８】
ほとんどの場合、１つの考え方に従うが、これは視覚的にイメージされた場面の全体的な音響的効果を得るということに関するものが全てである。これは画像設計に由来する「フルショット」という用語でうまく記述される。あるものに対する光学的視覚の多くが激しく変化するものの、「フルショット」音声効果の多くは場面の全てのショットにわたって一定である。このように、光学的な詳細部分はショットを対応させることで強調される、もしくは背景に置かれる。映像ダイアログ設計におけるカウンターショットも音声で再現されない。
【００１９】
したがって、視聴者を音響視覚場面内に音響的に埋め込む必要がある。ここで、スクリーンあるいは画像エリアは視覚方向および視聴者の視覚を形成する。つまり、場面の画像と常に一致する形態で音声が画像を追う。特に、これは仮想スタジオでさらに重要になるが、その理由は、例えば、典型的には表現者が実際にいる表現部や周辺部で音声間の関連性がないためである。場面の音響映像の全体的な効果を得るため、表示された画像に一致する空間効果がシミュレートされなければならない。例えば、映像スクリーンの視聴者が認識するのに応じて、これに関連する音声概念における実質的な主観的特性は音源位置になる。
【００２０】
音響フィールドにおいて、波面合成（ＷＦＳ）技術により、大規模なリスナーエリアに対する良好な空間音響が達成可能である。上述のように、波面合成はホイヘンスの原理をベースにするが、これによると素元波の重畳により波面が形成・構成される。数学的に厳密な理論的説明によれば、素元波の生成には無限小距離の無限数音源を用いなければならない。しかし実際上、お互いに有限の短い距離においた有限個のラウドスピーカが用いられる。ＷＦＳの原理によれば、これらのラウドスピーカのおのおのは、ある遅延とあるレベルをもつ仮想音源からの音響信号で制御される。レベルと遅延は通常、全てのラウドスピーカで異なる。
【００２１】
上述のように、波面合成システムはホイヘンスの原理に基づいて作動し、例えば、表示エリアもしくは多数の個別波による表示エリアのリスナーまでのある距離に配置された仮想音源に対する所定の波形を再構築する。波面合成アルゴリズムはこのように、ラウドスピーカアレイから個々のラウドスピーカの実際の位置に関する情報を得て、その後、この個別ラウドスピーカに対してコンポーネント信号を計算する。このラウドスピーカはその後、最終的に放射を行うが、これにより１つのラウドスピーカからのラウドスピーカ信号と他のアクティブなラウドスピーカからのラウドスピーカ信号との重畳により、リスナーが多数の個別のラウドスピーカにより「音声が放射されている」という感覚をもつのではなく、仮想音源位置にある１つのラウドスピーカにより放射されているという感覚をもつよう再構築を行う。
【００２２】
波面合成セッティングにおける複数の仮想音源に対して、各ラウドスピーカに対する各仮想音源の寄与、すなわち第１のラウドスピーカに対する第１の仮想音源、第１のラウドスピーカに対する第２の仮想音源、等のコンポーネント信号が計算され、その後、コンポーネント信号を追加し、最終的に実際のラウドスピーカ信号が得られる。例えば、３つの仮想音源の場合、リスナーにおける全てのアクティブなラウドスピーカのラウドスピーカ信号の重畳により、リスナーに対して、多数のラウドスピーカアレイからの音声で放射されるのではなく、仮想音源と等価な特殊位置にある３つの音源からだけリスナーが聞いているという印象をもつようにする。
【００２３】
実際上、１つの仮想音源だけがある場合に即座にラウドスピーカ信号を表示する、あるいは他の仮想音源から関連のあるラウドスピーカに対してさらに追加のコンポーネント信号を追加した後に関連のあるラウドスピーカに対するラウドスピーカ信号に寄与する仮想音源の遅延および／またはスケーリング音響信号を得るため、仮想音源位置およびラウドスピーカ位置に応じて、ある時点における遅延およびスケーリング因子を用いて付与される仮想音源と関連付けられた音響信号によりコンポーネント信号の計算が行われることが多い。
【００２４】
典型的な波面合成アルゴリズムは、ラウドスピーカアレイでいくつのラウドスピーカがあるかに関係なく働く。波面合成の元になる理論は、お互いが無限に近く配置されている無限に近い数の個別ラウドスピーカにより各任意音場が正確に再構成されるというものである。しかし実際上、無限に近い数あるいは無限に近い配列は実現不可能である。それに代わり、限られた数のラウドスピーカしかなく、これらのラウドスピーカはさらにお互いにある距離をもって配列されている。これにより、実際のシステムでは、仮想音源が実際に存在する、すなわち実音源である場合に発生する実際の波形に対して、常に近似的なものしか得られない。
【００２５】
さらに、映画劇場を考えた場合、ラウドスピーカアレイだけが例えば、映画スクリーンの横に配置されているというようなさまざまなシナリオがある。この場合、波面合成モジュールはこれらのラウドスピーカに対するラウドスピーカ信号を発生させる。これらのラウドスピーカに対するラウドスピーカ信号は、例えば、スクリーンが配置されている映画劇場の横に渡って延伸するだけでなく、観客室の左側、右側、後部にも配置されているようなラウドスピーカアレイの対応ラウドスピーカに対しても、通常の場合、同一である。こういった「３６０°」ラウドスピーカアレイは当然ながら、例えば、聴取者の前にある１面だけのアレイよりも正確な音場の良好な近似をもたらす。しかしながら、聴取者の前にあるラウドスピーカに対するラウドスピーカ信号は両方のケースで同じである。つまり、典型的には、いくつのラウドスピーカがあるか、あるいは一面だけ、あるいは多面、あるいは３６０°のアレイであるかどうかということに関するフィードバックを波面合成モジュールは取得しない。言い換えると、波面合成手段は、ラウドスピーカの位置により、さらにそれ以上のラウドスピーカがあるかどうかということに関係なく、ラウドスピーカに対するラウドスピーカ信号を計算する。
【００２６】
続いて、図９によると、図９で示される実施例においてアレイグループ９０４ａ，９０４ｂ，９０４ｃ，９０４ｄで構成される音響室９０２周りに配置されるラウドスピーカアレイ９０４により規定される音響室に仮想音源９００がある場合のアーティファクトの問題がある。
【００２７】
図９で示されない計算手段により、ラウドスピーカサブアレイ９０４ａ，９０４ｂ，９０４ｃ，９０４ｄ（１つが代表して９０６として示されている）に属するラウドスピーカに対して駆動信号が生成される。図９で示される映像において、スポット形状で放射する音源とみなされる仮想音源９００の再構築に対して、ラウドスピーカから出る音声信号あるいは波面が、仮想音源９００の仮想位置に対して焦点が絞られるよう、個別ラウドスピーカ９０４に対する駆動信号が供給される。当然ながら、各ラウドスピーカ９０４はまず、主放射方向、すなわち典型的にはラウドスピーカ膜と垂直に音声信号を発する。しかし、波面合成の規則に基づいて駆動信号により起こるここでのラウドスピーカの音声信号の相互重畳により、個々のラウドスピーカから伸びる点線（例えば、９１０）で示されているとおり、波面は仮想音源９００の仮想位置に焦点をあわせる。点線９１０の基点となるラウドスピーカは、他の全てのラウドスピーカとまったく同様に、図９で点線９１０に対応する９１２の番号が振られた矢印付きの実線が仮想音源の有用信号ということも示すよう仮想音源に向かって移動するラウドスピーカ信号を発生する。
【００２８】
同様に、仮想音源９００に向かって動く波面はさらに点線９１４で表示されるが、矢印付きの実線９１６で図示されるとおり、仮想音源９００の有用信号９１６につらなる。つまり、原理として、２つの音場が音響室内でお互いにオーバレイする。図９で示される実施例において、１つの音場は、ラウドスピーカ信号が仮想音源９００の位置に焦点を合わせる様子を図示する全点線である。一方、図９の矢印付きの実線（例えば、９１２および９１６）で図示される「有用」音場がある。これら２つの音場、すなわち一方が「発生音場」、他方が「有用音場」の重畳により、全音響室９０２内でアーティファクトが進展する。こういったアーティファクトはシステムに誘引されるものであるが、その理由は、仮想音源９００がアレイ内に位置づけられ、スポットビーム特性をもつラウドスピーカが仮想音源位置に配置されないためである。
【００２９】
言い換えると、有用信号発生のためには、ラウドスピーカサブアレイ９０４ａの信号と、ラウドスピーカアレイ９０４ｂと９０４ｄの少なくとも下部からのラウドスピーカ信号とが、図９に実線９１６で示される仮想音源９００側面で生成される。しかし一方、実線９１２で示される仮想音源の側面における有用信号として仮想音源９００の信号を生成するため、ラウドスピーカサブアレイ９０４ｃからだけでなく、典型的には仮想音源上にあるラウドスピーカアレイ９０４ｄおよび９０４ｂの少なくとも一部からの波面が生成される。これにより、説明したとおり、全音響室９０２内でアーティファクトが進展するが、その理由は、リスナーが、図９における点線で輪郭の示される発生音場と、図９の実線で特徴付けられる有用音場との両方を聴くためである。
【００３０】
しかし実際上、リスナーは有用音場、すなわち矢印付きの実線で示される音場だけを聞くこと望むが、その一方で、当然ながら図９の点線で示される発生音場には興味を示さない。しかし説明したとおりリスナーは両音場を聴くため、望ましくないアーティファクトが生じることになる。
【００３１】
【非特許文献１】バークアウト，Ａ．Ｊ．；ドゥブリーズ，Ｄ．；フォーゲル，Ｐ．著、「波面合成による音響制御」、ＪＡＳＡ９３，９９３
【非特許文献２】Ｗ．ドゥブルイジン，Ｍ．ブーン著、「視聴覚システムにおける空間化された音響と二次元ビデオ投射との結合効果に関する主観的実験」、ＡＥＳ会議資料５５８２，２００２年５月１０−１３日，ミュンヘン
【非特許文献３】Ｕ．ロイタ，Ｆ．メルヒオール，Ｃ．ザイデル著、「仮想空間における音響効果の自動適用」、第４６回国際科学セミナー，２００１年９月２４日−２７日，イルメナウ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
本発明の目的は、少なくとも低アーティファクトの波面合成概念を提供することである。
【００３３】
この目的は、請求項１の波面合成装置、請求項１５のラウドスピーカアレイの駆動方法、あるいは請求項１６のコンピュータプログラムにより達成される。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明は、図９を参照しながら説明したとおり、「発生音場」によるアーティファクトの減少あるいは除去が、駆動信号コンポーネントとともに供給されるラウドスピーカアレイの全ラウドスピーカによるのではなく仮想音源の音場の部分的再構成を行うだけ、ただし、最初に仮想音源の位置に基づいてラウドスピーカアレイの関連のあるラウドスピーカを判定し、その後、関連があるものと判定されたラウドスピーカに対する駆動信号コンポーネントが仮想音源に対する音響信号に基づいて計算され、さらに計算された駆動信号コンポーネントを用いて関連のあるラウドスピーカだけが利用される一方、関連のないラウドスピーカは、仮想音源と関連付けられた音響信号による駆動信号コンポーネントで利用されないということを見出したことに基づいている。
【００３５】
これにより、仮想音源の有用音場の一部だけが再構築されるが、この再構築される部分音波は任意に決定できる。特に、本発明により、あるリスナー位置において、リスナー位置が仮想音源とラウドスピーカとの間になるようリスナー位置と仮想音源とに対して配置されたラウドスピーカの音声放射が抑制される。
【００３６】
この場合のラウドスピーカは関連のないラウドスピーカであるため、同様に、リスナー位置のある部分室における発生音場を抑制するよう制御されないことから、リスナーは、そのリスナー位置において仮想音源の有用音場だけを認識し、これによりアーティファクトのない聴取を楽しむことができる。
【００３７】
しかし、これにより、仮想音源の反対側、すなわち仮想音源の側面で関連のあるラウドスピーカがある位置においては発生音場だけということになり、その場所では有用音場が非活性化される。したがって、リスナーはこの側面では明らかに聴取の楽しみが減退するが、その理由は、発生音場だけが存在するものの仮想音源に対する有用音場がないためである。
【００３８】
しかし、典型的には複数の仮想音源が複数位置にあり、仮想位置が音響室の真中になく周辺部にあるという場合が多いことから、音響室の「悪い」側、すなわち仮想音源に対する関連性決定のために用いられる所定リスナー位置の反対側の音響室エリア内における聴取効果の低下はあまり深刻ではないため、こういった品質の低下は、全音響室あるいはリスナーの大部分に対する全メリットに比べて受け入れ可能である。
【００３９】
言い換えると、仮想音源の位置およびラウドスピーカの所定位置に基づいてラウドスピーカアレイの関連のあるラウドスピーカを判定する手段は、仮想音源から所定リスナー位置の方向と逆に動く「発生音場」のラウドスピーカ信号によるアーティファクトを低下させるよう作動できる。
【００４０】
本発明の好ましい実施例において、音響室外の音源に対して、全ラウドスピーカが仮想音源に対して関連がないと判定され、ここで音源の主放射方向と、ラウドスピーカを通る仮想音源からの方向との間の角度が９０°超である。つまり、仮想音源からラウドスピーカまでのベクトルがラウドスピーカの主放射方向と平行な方向コンポーネントをもたない。こういった場合、ラウドスピーカは関連がないと判定されるが、その理由は、このラウドスピーカが仮想音源からリスナー位置には延伸するがその反対には延伸しないとみなされる音場の再構築に寄与できないためである。
【００４１】
この時点で、主放射方向になる、すなわちラウドスピーカの前方向にあるラウドスピーカの半円状の放射場を上述の検討内容で考慮に入れることを指摘しなければならない。後部への追加放射の可能性については考慮に入れない。そういった「後ろ側への」追加放射に方向コンポーネントが含まれても、これは無視されるため、ラウドスピーカの判定においては重要ではない。
【００４２】
エドウィンＮ．Ｇ．ベアヘイエンが１９９８年に発表した博士論文『波面合成による音声再生』で示されている、ラウドスピーカアレイとしてラインアレイが用いられ、原則として任意の様式で音響室においていわゆる受信ラインが生成される本発明の好ましい実施例において、音響室は受信ラインに基づいて２つの半分ずつの部屋に分割され、これにより音場再構築が最適になる。受信ラインと平行で仮想位置を通るラインが音響室を第１の半分の部屋と第２の半分の部屋とに分ける。リスナー位置のある半分の部屋内において、全ラウドスピーカは、良好な音響効果があるとみなされる半分の部屋の仮想音源により発生音場を非活性化するため関連がないと判定される。しかし、他の半分の部屋の中では、リスナー位置のある半分の部屋で良好な音響効果を得る上で必要な仮想音源の有用音場を生成するため、全ラウドスピーカが関連があると判定される。
【００４３】
上述の検討内容は音響室に仮想位置をもつ仮想音源に関するものである。しかし仮想音源が音響室外の仮想位置にある場合は、受信ラインを超えて並ぶ全ラウドスピーカを関連のないラウドスピーカと判定することが好ましい。同時に、本発明の好ましい実施例において、仮想音源の有用音場だけが音響室内にあるよう音響室から離間する音響室外の仮想音源のコンポーネントに対する発生音場をここでも除去するため、ラウドスピーカ軸、すなわち主放射方向と、一方で仮想音源を、他方で関連のあるラウドスピーカとを通るラインとの間の角度が９０°を超えないラウドスピーカが関連がないと判定される。言い換えると、ここでも、仮想音源からリスナー位置までの方向に対して反対の方向のラウドスピーカ信号を放射するラウドスピーカが非活性化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図１は新たな波面合成装置のブロック回路図を示す。波面合成装置は駆動信号を用いてラウドスピーカアレイを駆動するよう機能する。ラウドスピーカは、図８に基づいて説明するが、波面合成分野で知られているとおり、音響室の異なる所定位置に配設される。ラウドスピーカ用駆動信号は、一方でラウドスピーカアレイに対して、他方で駆動信号が示すラウドスピーカの所定位置に対する仮想位置をもつ仮想音源と関連付けられた音響信号に基づく。
【００４５】
ここで、波面合成セッティングにおいて、典型的にはさまざまな仮想位置に配設される複数の仮想音源があることが指摘される。この場合、波面合成装置は、各仮想音源に対するラウドスピーカ用駆動信号コンポーネントを計算するよう構成され、その後、このようにして複数の仮想音源と関連付けられた複数の仮想音源あるいは音響信号が入力されるラウドスピーカ用駆動信号を最終的に得るため、さまざまな仮想音源により計算された関連のあるラウドスピーカ用駆動信号コンポーネントが合計される。
【００４６】
図１で示される本発明による波面合成装置は、ラウドスピーカアレイの関連のあるラウドスピーカを判定するための手段１０を含む。手段１０は、第１入力１２を通して供給される仮想音源の仮想位置に基づいて判定を行うよう構成される。さらに、判定手段１０は、図１で示される主ブロック回路図の別の入力１４を通して同手段に供給される関連のあるラウドスピーカの位置に基づいて動作する。ラウドスピーカアレイ中のラウドスピーカ位置は、典型的には決まっており、例えば表形式で手段１０内に保存される、すなわちそれ自体の入力１４を通して供給される必要がないということを指摘しておく必要がある。最後に、関連のあるラウドスピーカの判定手段１０は、他の入力１６を通して供給される当該リスナー位置に基づいて動作する。ここでさらに、好ましい実施例において、リスナー位置、あるいはアーティファクトがないように機能するリスナー位置の半分の部屋は常に変化するわけではなく、固定的に調節される場合があるということも指摘しておく必要がある。実施例によっては、発生音場が非活性化されるリスナー位置あるいは複数のリスナー位置が、これにより常に変化したり、あるいは固定的に決まったりする。
【００４７】
後に説明するとおり、リスナー位置入力１６を用いてラウドスピーカアレイの関連のあるラウドスピーカを決定するよう、好ましくは音響室の中央を通る受信ラインに基づいて、一方は各仮想音源の所定リスナー位置を、他方は各仮想音源の各位置を決定することが好ましい。
【００４８】
手段１０は、仮想音源からリスナー位置に向かう方向と反対に動くラウドスピーカ信号を出力するラウドスピーカによるアーティファクトを低減あるいは除去するよう構成される。ここで、本発明の実施例において、仮想音源からリスナー位置に向かう方向と逆に放射するラウドスピーカが不活性化されるだけでなく、照射方向が仮想音源からリスナー位置に向かう方向と反対のコンポーネントをもつ、あるいは仮想音源からリスナー位置に向かう方向と垂直な１つのコンポーネントだけをもつラウドスピーカが関連がないと判定されるということを指摘しておかなければならない。
【００４９】
手段１０は、関連のあるラウドスピーカを特定し、この情報を、関連のあるラウドスピーカ用駆動信号コンポーネントを計算するための手段２０に出力１８を通して伝送するよう構成される。手段２０は、波面合成技術に基づいてラウドスピーカ用駆動信号コンポーネントを計算する通常の波面合成モジュールとして構成されるが、ここでラウドスピーカ用駆動信号コンポーネントは遅延やスケーリング、すなわち減衰／増幅でお互いに異なるが、一方で遅延とは別に、他方でスケーリングとは別に駆動信号コンポーネントのサンプリング結果は仮想音源に対して与えられたものと同じ、すなわち仮想音源と関連付けられた音響信号に等しい。
【００５０】
計算手段２０は、出力２２で関連のあるラウドスピーカ用駆動信号コンポーネントを出力し、これを手段２４に供給するよう構成される。手段２４は仮想音源用駆動信号コンポーネントを関連のあるラウドスピーカに供給するよう機能する一方、仮想音源用駆動信号コンポーネントは関連のないラウドスピーカに伝送されないが、これにより、所定リスナー位置のある音響室のエリア内において図９に基づいて説明した「発生音場」を抑制する。
【００５１】
続いて図２および３を参照して、一般的な波面合成モジュールの一般的機能性、あるいはラウドスピーカ用駆動信号の計算法、すなわち駆動信号コンポーネントあるいはコンポーネント信号に基づくラウドスピーカ信号の計算に移る。しかし最初に、図８に基づいて通常の波面合成の全般的環境を示す。
【００５２】
本発明のさらに詳細に移る前に、波面合成システムの主要構成を図８に基づいて次に示す。波面合成システムにはラウドスピーカアレイ８００を含むが、このアレイはプレゼンテーションエリア８０２に対応して配置される。特に、図８で示されるラウドスピーカアレイは３６０°のアレイであるが、４つのアレイ面８００ａ，８００ｂ，８００ｃ，８００ｄを含む。プレゼンテーションエリア８０２が例えば映画劇場である場合、慣例の前後あるいは左右に対して、部分アレイ８００ｃも配設されたプレゼンテーションエリア８０２の同一面に映画スクリーンがあるということが仮定される。この場合、プレゼンテーションエリア８０２のいわゆる最適点Ｐに座る視聴者は前方、すなわちスクリーンを見る。視聴者の後ろには部分アレイ８００ａがある一方、部分アレイ８００ｄが視聴者の左にあり、部分アレイ８００ｂが視聴者の右側にある。各ラウドスピーカアレイは多数のさまざまな個別ラウドスピーカ８０８で構成されるが、おのおののラウドスピーカは、図８で概略だけ示されているデータバス８１２を通して波面合成モジュール８１０から供給される専用のラウドスピーカ信号で制御される。波面合成モジュールは、例えばプレゼンテーションエリア８０２に関するラウドスピーカ、すなわちラウドスピーカ情報（ＬＳ情報）の形式や位置、さらに必要に応じて他の入力を用いて、既知の波面合成アルゴリズムに基づいて位置情報が同様に関連付けられている仮想音源に対する音響トラックからそれぞれ導出された個々のラウドスピーカ８０８用ラウドスピーカ信号を計算するよう構成される。波面合成モジュールはさらにまた、プレゼンテーションエリア等の部屋の音響効果に関する情報といった他の入力を得る。
【００５３】
本発明に関する次の記述は原則として、プレゼンテーションエリアの各点Ｐに対して行う。最適点はこのため、プレゼンテーションエリア８０２の任意の場所にある。また、例えば最適ライン上に複数の最適点がある。しかし、プレゼンテーションエリア８０２においてできるだけ多くの点に対してできるだけ良好な条件を得るため、ラウドスピーカ部分アレイ８００ａ，８００ｂ，８００ｃ，８００ｄで規定される波面合成システムの真中あるいは重心に最適点あるいは最適ラインを想定することが好ましい。
【００５４】
波面合成モジュール８００のさらに詳細な説明は、図２の波面合成モジュール２００あるいは図３で詳細に示されている配置に関して、図２および３に基づいて次に示される。
【００５５】
図２は、本発明が実施される波面合成環境を示す。波面合成環境の中心は、さまざまな入力２０２，２０４，２０６，２０８やさまざまな出力２１０，２１２，２１４，２１６を含む波面合成モジュール２００である。入力２０２〜２０４を通して、仮想音源に対するさまざまな出力信号が波面合成モジュールに供給される。このように、入力２０２は、例えば、仮想音源１の音響信号とともに、仮想音源の関連位置情報を受信する。例えば映画劇場セッティングにおいて、音響信号１は、例えばスクリーンの左側からスクリーンの右側に、さらに視聴者から離れる、あるいは視聴者に向かって役者が移動する音声である。音響信号１はその後、この役者の実際の音声になる一方、位置情報は時間の関数としてある時点における捕捉セッティングにおける第１役者の位置を示す。一方、音響信号ｎは、例えば、第１役者と同様に、あるいは異なる動きをする他の役者の音声である。音響信号ｎが関連付けられた他の役者の現在位置は、音響信号ｎと同期される位置情報により波面合成モジュール２００に伝達される。実際上、捕捉セッティングに応じてさまざまな仮想音源があり、各仮想音源の音響信号が、波面合成モジュール２００自体の音響トラックとしてモジュールに供給される。
【００５６】
上述の通り、波面合成モジュールは、出力２１０〜２１６を通してラウドスピーカ信号の出力により複数のラウドスピーカＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳｍを個々のラウドスピーカに給電する。映画劇場といった再生セッティングにおける個々のラウドスピーカの位置は、入力２０６を通して波面合成モジュール２００に報告される。映画劇場において、映画視聴者の周りにグループ化され、好ましくは視聴者の前、つまり例えばスクリーンの後ろと視聴者の後ろの両方、さらに視聴者の左右にラウドスピーカがあるよう、アレイ状に多数の個別ラウドスピーカが配設される。さらに、映画劇場における捕捉セッティング中の実際の部屋音響を模擬できるようにするため、部屋音響等に関する情報といった他の入力が波面合成モジュール２００に伝達される。
【００５７】
一般に、出力２１０を通して、例えば、ラウドスピーカＬＳ１に対して供給されるラウドスピーカ信号は、仮想音源のコンポーネント信号の重畳であり、ラウドスピーカＬＳ１に対するラウドスピーカ信号は仮想音源１に戻る第１コンポーネント、仮想音源２に戻る第２コンポーネント、仮想音源ｎに戻る第ｎコンポーネントを含む。リスナーの耳で線形重畳を再現するため、個々のコンポーネント信号は線形に重畳される、すなわち計算後に追加されるが、リスナーは、実セッティングにおいてリスナーにより認識可能な音源の線形重畳を聴く。
【００５８】
次に、図３を参照すると、波面合成モジュール２００のさらに詳細な実施例が図示されている。波面合成モジュール２００は完全に平行な構成であり、各仮想音源に対する音響信号から、さらに、対応する仮想音源に対する位置情報から、まず遅延情報ＶiおよびスケールファクタＳＦiが計算されるが、これは、位置情報と、関連のあるラウドスピーカ、例えば順番ｊをもつラウドスピーカ、すなわちＬＳｊの位置とに依存する。仮想音源の位置情報および関連のあるラウドスピーカｊの位置による遅延情報ＶiおよびスケールファクタＳＦiの計算は、手段３００，３０２，３０４，３０６で実施される既知のアルゴリズムにより行われる。遅延情報Ｖi（ｔ）およびＳＦi（ｔ）に基づき、さらに個々の仮想音源に関連付けられた音響信号ＡＳi（ｔ）に基づき、最終的に得られるラウドスピーカ信号におけるコンポーネント信号Ｋijに対する離散値ＡＷi（ｔA）は現時点ｔAに対して計算される。これは、図３で概略が示されているとおり、手段３１０，３１２，３１４，３１６により行われる。図３はさらに、個々のコンポーネント信号に対する時点ｔAにおける「フラッシュショット」について示している。個々のコンポーネント信号はその後、加算器３２０により合計され、ラウドスピーカｊに対するラウドスピーカ信号の現時点ｔAに対する離散値が決定され、これはその後、出力（例えば、ラウドスピーカｊがラウドスピーカＬＳ３である場合には出力２１４）に対するラウドスピーカに供給される。
【００５９】
図３でわかるとおり、各仮想音源に対して、まず遅延および現時点におけるスケールファクタをもつスケーリングにより有効な値が個別に計算され、その後、ラウドスピーカに対する全コンポーネント信号がさまざまな仮想音源により合計される。例えば、１つの仮想音源だけがある場合、加算器は無視され、仮想音源１が唯一の仮想音源である場合、図３の加算器の出力にある信号は、例えば、手段３１０からの信号出力に対応する。
【００６０】
ここで、図３の出力３２２において、さまざまな仮想音源１，２，３，・・・，ｎによるこのラウドスピーカに対するコンポーネント信号の重畳であるラウドスピーカ信号の出力が得られるということを指摘しておく必要がある。実際的な理由から常に２，４，８台の隣接するラウドスピーカが同一のラウドスピーカ信号で制御されるというのでなければ、図３で示されるとおり、波面合成モジュール８１０の各ラウドスピーカ８０８に対して１つの配置が原則として与えられる。
【００６１】
本発明の好ましい実施例において、仮想音源が音響室内にあるか、あるいは仮想音源が音響室外にあるかを区別する。音響室内の仮想音源の状況は図４に基づいて示されているが、音響室内の仮想音源の状況は図６に基づいて説明される。
【００６２】
図４において、音響室９０２が示されているが、ここで仮想音源９００は音響室外にある。さらに、図４において、受信ライン４００が図示されているが、これは最適音波合成が行われるよう設計されている。本発明の好ましい実施例において、一方で音響室の中心４０２を通過し、他方で音響室の中心４０２に向けて仮想音源９００から延伸するライン４０４と垂直になるよう各仮想音源に対して個別に計算される受信ライン４００が決められる。受信ライン４００は、仮想音源９００に面する受信ライン４００の側面にある関連のあるラウドスピーカと、受信ラインの他面にある関連のないラウドスピーカとの間の境界を形成する。受信ライン４００上にあるラウドスピーカを、関連のあるラウドスピーカと（好ましくは、後に述べる部屋外の仮想音源に対する９０°の基準を考慮して）判定することにより、ライン４０４と平行のコンポーネントをもちながら音響室の中心に対して仮想音源９００からの方向と反対に向いたラウドスピーカ信号を放射するラウドスピーカサブアレイ９０４ａの少なくとも全ラウドスピーカが駆動信号コンポーネントを付与されないということが確実になる。仮想音源が図４で示される位置にあるため、所定リスナー位置４０２にいるリスナーが仮想音源９００の方向を見ている場合に、例えば受信ライン上、特に所定リスナー位置として音響室の中心にいるリスナーが、音声が仮想音源９００方向から来ており、決して「後ろから」来ているのではないと感じれば、低アーティファクトあるいは、無アーティファクトの再生が達成できていることになる。このように、これは、リスナーの前にある仮想音源をリスナーが見ているとしても、リスナーが、その後部から前部に伝播する波動を感知するというアーティファクトである。
【００６３】
さらに、受信ラインを超えておかれる全ラウドスピーカ、すなわち、仮想音源９００から離間する受信ライン４００の側面にあるラウドスピーカについて、スケール計算に対する通常の波面合成形態の適用には問題があることを指摘しておく。
【００６４】
さらに、部屋外の音源に対して、ラウドスピーカ軸５００と、仮想音源９００からラウドスピーカまでのラインとの間の角度が９０°を超えないラウドスピーカだけが関連のあるラウドスピーカと判定されることが好ましいが、その理由は、図５に基づいて示されるとおり、このラウドスピーカは、その他の場合、仮想音源９００に対して無アーティファクトの寄与を行うためである。図５で示されているとおり、角度αが９０°以下であるようなラウドスピーカだけが関連のあるラウドスピーカであると判定することが好ましい。
【００６５】
続いて、図６に基づき、仮想音源９００が音響室内にある状況で話を進める。この点で、図６の状況は図９で示された全般的な問題と類似している。図９と同様に、図６においても、「発生音場」は点線で示され、「有用音場」は矢印付きの実線で示される。さらに、図６ではまた、音響室の中心４０２が所定リスナー位置とした例として描かれている。また、下部ラウドスピーカサブアレイ９０４ａのラウドスピーカはアーティファクト発生ラウドスピーカとして示されている。特に、図６で示される例において、音響室は、例えば、分割ライン６００により、関連のあるラウドスピーカの本発明の判定により有用音場だけがある無アーティファクトエリア６００ａと、発生音場だけがあるものの、仮想音源に対するアーティファクト発生ラウドスピーカの不活性化により仮想音源９００の有用音場がなく、有用音場の方向と反対の発生音場だけがあるアーティファクトエリア６００ｂとに分割される。
【００６６】
図５により示される９０°の境界は、仮想音源９００が音響室９０２内にある図６で示されるシナリオでは存在しないが、その理由は、原則として全ラウドスピーカが寄与できるためである。しかし、本発明により、「発生」音場を聞かないよう対応方向で伝播する音場のアーティファクトのためリスナーがラウドスピーカと仮想音源との間にあると仮定されないことから、図７に基づいて次に示されるとおり、関連のあるラウドスピーカの判定が進められる。また、受信ライン４００は、関連のないラウドスピーカから関連のあるラウドスピーカを分離するために用いられる。特に、仮想音源９００に対する受信ラインは、図４に基づいてすでに説明したとおり、ここでも、音響室あるいは波面合成ラウドスピーカアレイの中心４０２を通るよう配設されることが好ましい。さらに、図７でわかるとおり、仮想音源９００から例えば所定リスナー位置である中心４０２までのライン４０４は、その後、受信ライン４００と平行であるものの仮想音源９００の仮想位置を通る分割ライン６００を形成するよう構成される。これにより、音響室はまた、無アーティファクトエリア６００ａとアーティファクト付与エリア６００ｂとに分割されるが、ここで無アーティファクトエリア６００ａは、分割ライン６００に対して所定リスナー位置４０２のある音響室のエリアである一方、アーティファクト付与エリア６００ｂは、所定リスナーのいない音響室のエリアである。
【００６７】
一方で関連のあるラウドスピーカ、他方で関連のないラウドスピーカを生じる分割ライン６００規定のベースは、図７に示す実施例において、比較的自由におかれる波面合成用受信ラインの設置である。すでに説明したとおり、振幅エラーのないラインは受信ラインである一方、ラウドスピーカアレイが完全に三次元でないということから受信ラインの前および後ろにおけるシステム上の理由により若干のエラーが生じる。さらに、図７の実施例において、少なくとも音響室の真中では振幅エラーがないように、アレイ中心は、特に受信ラインが通過するものとみなされるリスナー位置として選択される。その上、上で述べたとおり任意の受信ライン形状が可能であるものの、受信ラインを直線上に引くことが好ましい。
【００６８】
さらに、このように単純化された幾何学的条件により波面合成に対する計算がさらに効率的に実施できるよう、仮想音源から中心４０２までの直線４０４で垂直な分割ライン６００を引くことが好ましい。
【００６９】
さらに、関連のあるラウドスピーカに対する限度としてアレイ中心を通る代わりに、受信ラインと平行のラインであって、仮想音源を通るものを選択することが好ましい。
【００７０】
すでに述べたとおり、仮想音源のおのおのの新たな位置に対するラウドスピーカの状況を判定する、すなわち、少なくとも音響室の最大エリアにおける最適な低アーティファクト状況を達成するため、関連のあるラウドスピーカと関連のないラウドスピーカとの間の区別を行うことが好ましい。しかし、これにより、仮想音源の移動において、関連のあるラウドスピーカと関連のないラウドスピーカ間の境界の変化によりラウドスピーカのスイッチがオンあるいはオフにされる。特に音響室における仮想音源からの移動や正弦波音響信号において若干のクラックノイズが発生する可能性を低下させるため、ラウドスピーカが前時点において関連のあるラウドスピーカをまだもたないが、仮想音源の移動により関連のあるラウドスピーカになるような場合に、この「新たな」関連のあるラウドスピーカを「ソフトに」スイッチオンすることが好ましい。
【００７１】
言い換えると、新たに関連があると認識されたラウドスピーカのレベルは、ゆっくりと規定レベルにもっていかれる。ここにおける規定レベルは、駆動信号コンポーネントを計算する手段が通常の波面合成規則により判定を行うレベルあるいはスケールである。これにより、特に、例えば音響室内の音源において、位置が大きくかわり、このため、ある時点から次時点まで、前時点になかった仮想音源による強力な信号コンポーネントをラウドスピーカが突然もつような場合にレベルジャンプが起こらないようにできる。
【００７２】
実施方法に応じて、「ソフトな」スイッチオンは、例えば、ラウドスピーカのスイッチオン時点、すなわちラウドスピーカが関連がある判定時点におけるゼロレベルから、波面合成計算による規定レベルまでの１０時点の時間間隔、すなわち音響信号の１０個の時間サンプル内で行われる。
【００７３】
「スイッチオン時間分」、すなわち上述のとおり１０時点であるか、あるいは２時点だけであるか、もしくは２０時点であるかといったことの詳細な選択は、特に具体的な実施法による。その理由は、波面合成の他の要求事項が考慮されなければならない、つまり、それでもやはり仮想音源の全レベルは正しくなければならず、仮想音源の駆動信号コンポーネントのレベルへの依存が強く作用しすぎる場合に仮想音源の配置の可能性が失われてはならないためである。
【００７４】
これに関連して、本発明の処置により、上述のとおりラウドスピーカに供給されないが波面合成手段で計算される関連のないラウドスピーカ用駆動信号コンポーネントにより仮想音源から全般に知覚されるレベルの音響信号が進展するということを指摘しておく必要がある。この問題は、リスナーの「耳」における方法とともに仮想音源のある目標レベルを再び達成するため、関連のあるラウドスピーカ用駆動信号コンポーネントが増加されることで防がれる。これに関連して、そのようなレベルが上がってから、仮想音源のレベルが、一方でレベル変動なしで認識されるが、他方で「ソフトな」スイッチオンが危険にさらされることのないように、スイッチオン処理中の、つまり例えば１０個の連続した時点に対して関連のないラウドスピーカ用駆動信号を除外することが好ましい。
【００７５】
ソフトなスイッチオンに関して、現時点でスイッチオンの処理中のラウドスピーカ用駆動信号コンポーネントの振幅は、現時点の計算資源や実施の意思に応じて、所定数の時点にわたって、階段状、直線状、正弦波状、あるいはその他の単調な様式で増加することを指摘しておく。
【００７６】
全般的条件に応じて、駆動信号を用いてラウドスピーカアレイを駆動する本発明の方法はハードウェアまたはソフトウェア内で提供される。提供は、デジタル保存媒体、特に、この方法が実行されるようプログラム可能なコンピュータシステムと作動することの可能な電子的に読み込み可能な制御信号をもつフロッピー（登録商標）ディスクあるいはＣＤ上で行われる。一般に、本発明は、このように、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行される際に、本発明の方法を実施するための機械読み込み可能なキャリア上に保存されたプログラムコードを用いてコンピュータプログラム製品内でも構成される。言い換えると、本発明はこのように、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される際、ラウドスピーカアレイを駆動する方法を実施するためのプログラムコードを用いてコンピュータプログラムとしても実現される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による波面合成装置のブロック回路図である。
【図２】波面合成環境の原理回路図である。
【図３】図２で示される波面合成環境をさらに詳細に図示したものである。
【図４】仮想音源に対する関連のあるラウドスピーカおよび関連のないラウドスピーカの特性決定のために音響室外に仮想音源をもつ状況を図示したものである。
【図５】仮想音源とラウドスピーカ軸との間の角度関係を図示したものである。
【図６】音響室内に仮想音源をもつ状況を図示したものである。
【図７】音響室内に仮想音源をもつ状況をさらに詳細に図示したものである。
【図８】表示エリア内に波面合成モジュールおよびラウドスピーカアレイをもつ波面合成システムの原理ブロック回路図である。
【図９】スポット状に放射する仮想音源の音場の再構築を説明するための原理図である。
【図１】
2007507121.tif 000003
【図２】
2007507121.tif 000004
【図３】
2007507121.tif 000005
【図４】
2007507121.tif 000006
【図５】
2007507121.tif 000007
【図６】
2007507121.tif 000008
【図７】
2007507121.tif 000009
【図８】
2007507121.tif 000010
【図９】
2007507121.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月24日(2005.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラウドスピーカが所定の異なる位置に配設され、ラウドスピーカアレイおよびラウドスピーカの所定位置に対して仮想位置にある仮想音源（９００）と関連付けられた音響信号に基づく駆動信号を用いてラウドスピーカ（９０４）のアレイ（９０４ａ，９０４ｂ，９０４ｃ，９０４ｄ）を駆動するための波面合成装置であって、
仮想音源位置、所定リスナー位置、ラウドスピーカの所定位置に基づいてラウドスピーカアレイの関連のあるラウドスピーカを判定する手段であって、関連のあるラウドスピーカを制御するだけで、仮想音源から所定リスナー位置に向かう方向と反対に動くラウドスピーカ信号によるアーティファクトが減少するように関連のあるラウドスピーカが判定される判定手段（１０）と、
関連のあるラウドスピーカおよび仮想音源に対する駆動信号コンポーネントを計算するための手段（２０）と、
関連のあるラウドスピーカに対して、仮想音源に対する関連のあるラウドスピーカに対する駆動信号コンポーネントを供給するための手段（２４）であって、関連のあるラウドスピーカに属さないラウドスピーカアレイのラウドスピーカに対しては仮想音源に対する駆動信号が供給されない手段とを備える、波面合成装置。
【請求項２】
供給手段（２０）が仮想音源に対する受信ライン（４００）を規定するよう形成され、判定手段が、仮想音源に供給される駆動信号コンポーネントに応じて、受信ライン（４００）上に配設されたリスナー位置に対してラウドスピーカ出力を関連があるものとして判定するよう形成され、ラウドスピーカ信号の移動方向が、仮想音源から受信ラインに向かう方向と平行な１つの方向コンポーネントを少なくとも１つ含むことを特徴とする、請求項１に記載の波面合成装置。
【請求項３】
判定手段（１０）が、仮想音源に供給される駆動信号コンポーネントに応じて、ラウドスピーカアレイに対するリスナー位置に対してラウドスピーカ出力を関連があるものとして判定するよう形成され、ラウドスピーカ信号の移動方向が、仮想音源の仮想位置から各ラウドスピーカに向かうベクトルと平行な部分が少なくとも１つあることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の波面合成装置。
【請求項４】
判定手段（１０）は、仮想位置が、ラウドスピーカアレイで規定される音響室（９０２）の外部にあるかどうかを検出するよう形成され、
検出結果が肯定的である場合に、仮想音源（９００）と受信ライン（４００）との間に位置するラウドスピーカが関連があるものとして判定される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項５】
ラウドスピーカ主放射方向（５００）と、仮想音源（９００）とラウドスピーカ間のラインとの間の角度（α）を判定し、この角度が、９０°付近の所定領域にある境界角度よりも小さいラウドスピーカだけを関連があるものとして判定するよう判定手段（１０）が形成されることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項６】
所定領域が＋／−２０°を含むことを特徴とする、請求項５に記載の波面合成装置。
【請求項７】
仮想音源（９００）の仮想位置が、ラウドスピーカアレイで規定される音響室（９０２）内にあるかどうかを検出するよう判定手段（１０）が形成され、
検出結果が肯定的である場合に、受信ライン（４００）に平行な基準ライン（６００）から離間し、受信ライン（４００）に対して仮想音源（９００）の仮想位置を通過する面上に位置する領域内に位置するラウドスピーカが関連があるものとして判定されることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項８】
ラウドスピーカアレイがラインアレイであり、
仮想音源に対する駆動信号コンポーネントを計算するための手段（２０）がラウドスピーカと仮想音源とに対する駆動信号コンポーネントを計算し、それにより受信ライン（４００）が生じるよう形成され、受信ライン上のリスナー位置に対して無誤差波面合成を生成できることを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項９】
受信ライン（４００）が音響室（９０２）の中心（４０２）を通って延伸することを特長とする、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項１０】
仮想音源と、ラウドスピーカアレイのラウドスピーカとに対する駆動信号コンポーネントを計算し、それにより受信ライン（４００）として直線が生じるよう計算手段（２０）が形成されることを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の波面合成装置。
【請求項１１】
仮想音源（９００）の仮想位置が時間可変であることを特徴とし、
仮想音源（９００）とラウドスピーカとに対する駆動信号コンポーネントを計算するよう計算手段（２０）が形成され、それにより前時点に関連がなく、現時点に関連のあるラウドスピーカに対する駆動信号コンポーネントが基準レベルを参照して所定減衰手段により減衰されることを特徴とする、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項１２】
最大減衰から０に等しい減衰まで所定数の時点内で段階を追って減衰手段を減らすよう計算手段（２０）が形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の波面合成装置。
【請求項１３】
所定数の時点が２より大きく、４０より小さいことを特徴とする、請求項１２に記載の波面合成装置。
【請求項１４】
目標レベルが仮想音源と関連付けられ、
仮想音源レベルに関する所定減衰手段による減衰に対する補償を行うため、前時点と現時点とにおける関連のあるラウドスピーカであるラウドスピーカに対する仮想音源に対する駆動信号コンポーネントがレベル増幅されることを特徴とする、請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の波面合成装置。
【請求項１５】
ラウドスピーカが所定の異なる位置に配設され、ラウドスピーカアレイおよびラウドスピーカの所定位置に対して仮想位置にある仮想音源（９００）と関連付けられた音響信号に基づく駆動信号を用いてラウドスピーカ（９０４）のアレイ（９０４ａ，９０４ｂ，９０４ｃ，９０４ｄ）を駆動するための方法であって、
仮想音源位置、所定リスナー位置、ラウドスピーカの所定位置に基づいてラウドスピーカアレイの関連のあるラウドスピーカを判定するステップであって、関連のあるラウドスピーカを制御するだけで、仮想音源から所定リスナー位置に向かう方向と反対に動くラウドスピーカ信号によるアーティファクトが減少するように関連のあるラウドスピーカが判定されるステップ（１０）と、
関連のあるラウドスピーカおよび仮想音源に対する駆動信号コンポーネントを計算するステップ（２０）と、
関連のあるラウドスピーカに対して、仮想音源に対する関連のあるラウドスピーカに対する駆動信号コンポーネントを供給するステップ（２４）であって、関連のあるラウドスピーカに属さないラウドスピーカアレイのラウドスピーカに対して仮想音源に対する駆動信号が供給されないステップとを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法を実施するためのプログラムコードを有し、そのプログラムがコンピュータ上で実行される、コンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2007507121.tif 000012
2007507121.tif 000013
2007507121.tif 000014
2007507121.tif 000015
2007507121.tif 000016
2007507121.tif 000017