(57)【要約】  少なくとも１つのサウンド反射面を有する室内におけるサウンドコントロール領域中の空間サウンドフィールドを再生するためのサラウンドサウンドシステム。本システムは、サウンドコントロール領域の周りに配置された複数のステアリング可能なラウドスピーカーを使用し、各ラウドスピーカーはそれぞれのスピーカー入力信号によって制御される複数の異なる個別指向性応答チャンネルを有して、所望の全体指向性応答とともにラウドスピーカーから発する音波を発生させる。接続された制御ユニットは、直接音、または室内の（１つまたは複数の）反射面からの反射音のいずれかの形態でサウンドコントロール領域において１つに合成して空間サウンドフィールドを再生する協調された全体指向性応答を備える音波を発生させるために、すべてのラウドスピーカーについてのスピーカー入力信号を発生させるために入力空間オーディオ信号をフィルタリングするための事前構成されたフィルタを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのサウンド反射面を有する室内におけるサウンドコントロール領域中の空間サウンドフィールドを再生するためのサラウンドサウンドシステムであって、
前記サウンドコントロール領域の周りに配置された複数のステアリング可能なラウドスピーカーであって、各ラウドスピーカーがそれぞれのスピーカー入力信号によって制御される複数の異なる個別指向性応答チャンネルを有して、前記個別指向性応答の合成によって生成される所望の全体指向性応答とともに前記ラウドスピーカーから発する音波を発生させる、ラウドスピーカーと、
前記ラウドスピーカーの各々に接続され、前記サウンドコントロール領域における再生のために前記空間サウンドフィールドを表す入力空間オーディオ信号を受信する制御ユニットであって、前記制御ユニットが、直接音、または前記室内の前記（１つまたは複数の）反射面からの反射音のいずれかの形態で前記サウンドコントロール領域において１つに合成して前記空間サウンドフィールドを再生する協調された全体指向性応答を備える音波を発生させるために、すべての前記ラウドスピーカーについての前記スピーカー入力信号を発生させるために前記入力空間オーディオ信号をフィルタリングするための事前構成されたフィルタを有し、前記フィルタが、前記室内においてそれぞれのロケーションにおける前記ラウドスピーカーの各々の前記個別指向性応答から前記サウンドコントロール領域において測定された前記音響伝達関数を表す音響伝達関数データに基づいて事前構成される、制御ユニットと
を備える、サラウンドサウンドシステム。
【請求項２】
前記入力空間オーディオ信号が受信され、前記ラウドスピーカーについての前記スピーカー入力信号を発生させるために、前記制御ユニット中の前記フィルタによって直接的にフィルタリングされるアンビソニック符号化サラウンドフォーマットである、請求項１に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３】
前記入力空間オーディオ信号が非アンビソニックサラウンドフォーマットであり、前記制御ユニットが、前記制御ユニット中で前記フィルタによる後続のフィルタリングのために前記非アンビソニック入力信号をアンビソニックサラウンドフォーマットに変換して、前記ラウドスピーカーについての前記スピーカー入力信号を発生させるように構成されたコンバータをさらに備える、請求項１に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記制御ユニットが前記室内のための前記フィルタを構成する構成モードと、前記制御ユニットが前記ラウドスピーカーを使用して前記空間サウンドフィールドの再生のために前記入力空間オーディオ信号を処理するプレイバックモードとの間で切替え可能である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項５】
前記制御ユニットが、サウンドフィールドレコーディングシステムによって測定された前記室内に関する入力音響伝達関数データに基づいて、前記構成モードにおいて自動的に前記フィルタを構成するように配列された構成モジュールを備える、請求項４に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項６】
前記室内に関する前記入力音響伝達関数データが、前記サウンドコントロール領域中に配置されたマイクロフォンアレイを備えるサウンドフィールドレコーディングシステムによって測定され、前記音響伝達関数データが、それらの指向性応答の各々について前記ラウドスピーカーの各々によって発生されたテスト信号に応答して、前記マイクロフォンアレイによって測定された前記音響伝達関数を表す、請求項５に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項７】
前記構成モジュールが、前記サウンドフィールドレコーディングシステムから、未加工の測定音響伝達関数データを受信し、そのデータを前記制御ユニットの前記フィルタを構成するために使用される前記音響伝達関数データのアンビソニック表現に変換する、請求項５または請求項６に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項８】
前記制御ユニットの前記フィルタが、アンビソニックラウドスピーカーフィルタである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項９】
前記サラウンドサウンドシステムが、２Ｄサウンドコントロール領域中で２Ｄ空間サウンドフィールド再生を行うように構成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１０】
前記サウンドコントロール領域が円形であり、所定の直径を有する、請求項８に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１１】
前記サウンドコントロール領域が水平面内に配置され、前記ラウドスピーカーが少なくとも部分的に前記サウンドコントロール領域と共面である、請求項８または請求項９に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１２】
各ラウドスピーカーがそれぞれのラウドスピーカーロケーション領域内に配置され、前記室内が、ラウドスピーカーの数に基づいて、放射状かつ均等に前記サウンドコントロール領域の起点を中心としてラウドスピーカーロケーション領域へとセグメント化され、各ラウドスピーカー領域が、前記サウンドコントロール領域の前記起点から外向きに延びている半径境界線の対の間に延びるように規定される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１３】
半径境界線の各対の間の角距離が３６０°／Ｌに対応し、Ｌはラウドスピーカーの前記数であり、請求項１２に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１４】
各ラウドスピーカーは、前記サラウンドサウンドシステムが動作する前記室内のシュローダー周波数の波長の少なくとも１／２だけ他のラウドスピーカーから離間している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１５】
各ラウドスピーカーは、前記サラウンドサウンドシステムが動作する前記室内のシュローダー周波数の波長の少なくとも１／４だけ任意の（１つまたは複数の）反射面から離間している、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１６】
各ラウドスピーカーが、前記サウンドコントロール領域の前記中心から少なくとも１ｍ離間している、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１７】
各ラウドスピーカーが、前記サウンドコントロール領域の前記中心から少なくとも１．５ｍで離間している、請求項１６に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１８】
各ラウドスピーカーが、最高Ｍ次の指向性パターンを有する全体指向性応答を発生させるように構成され、Ｍは少なくとも１である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１９】
各ラウドスピーカーが、最高Ｍ次の指向性パターンを有する全体指向性応答を発生させるように構成され、Ｍは少なくとも４である、請求項１８に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２０】
２Ｍ＋１の値が、各ラウドスピーカーのために利用可能な個別指向性応答チャンネルの前記数に対応する、請求項１８またの請求項１９に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２１】
各ラウドスピーカーが、１次指向性応答に対応する少なくとも個別指向性応答チャンネルを備える、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２２】
各ラウドスピーカーが、２Ｍ＋１個の位相モード指向性応答に対応する少なくとも個別指向性応答チャンネルを備える、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２３】
各ラウドスピーカーが、オムニ指向性応答に対応する少なくとも個別指向性応答チャンネルと、ｍ＝１，２，・・・，Ｍに関するｃｏｓ（ｍφ）およびｓｉｎ（ｍφ）とを備え、φは、前記ラウドスピーカーの起点に対する全体指向性応答の前記ラウドスピーカーの前記所望の角度方向に等しい、請求項１８〜２２のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２４】
各ラウドスピーカーの前記全体指向性応答が、前記ラウドスピーカーの起点に対して３６０°ステアリング可能である、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２５】
各ラウドスピーカーが幾何学的配列で構成された複数のドライバを備え、各ドライバが、単一のハウジング中で、音波を発生させるためのドライバ信号によって駆動され、各ラウドスピーカーが、前記ラウドスピーカーの個別指向性応答チャンネルに対応する前記スピーカー入力信号を受信し、処理するように構成され、前記所望の全体指向性応答を有する全体的な音波を生成するために前記ラウドスピーカードライバを駆動させるためのドライバ信号を発生させるビームフォーマモジュールをさらに備える、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２６】
各ラウドスピーカーが、所定の半径のモノポールドライバの均一円形アレイが内部に装着されるハウジングを備え、ドライバの数および半径が、前記ラウドスピーカーに必要とされる指向性パターンの所望の最大次数に基づいて選択される、請求項１〜２５のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２７】
前記モノポールドライバが、前記サラウンドサウンドシステムの動作周波数範囲の最大周波数の波長の半分以下だけ互いに離間している、請求項２６に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２８】
少なくとも４つのステアリング可能なラウドスピーカーを備える、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２９】
前記制御ユニットは、入力空間オーディオ信号によって表された前記空間サウンドフィールドの周波数が、サウンドコントロール領域のサイズを実質的に一定に維持するように増大するにつれて、前記ラウドスピーカーの前記全体指向性応答の指向性パターンの次数を自動的に段階的に上げるように構成される、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３０】
前記制御ユニットが、前記サラウンドサウンドシステムの前記動作周波数範囲の所定の周波数しきい値で、前記ラウドスピーカーの前記全体指向性応答の前記指向性パターンの次数を自動的に段階的に上げるように構成され、前記しきい値が、ラウドスピーカーの前記数とサウンドコントロール領域の前記所望のサイズとに基づいて判断される、請求項２９に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３１】
前記ラウドスピーカーが、前記サウンドコントロール領域の周りに互いに等間隔で離間している、請求項１〜３０のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３２】
前記空間サウンドフィールドが、前記室内の１つまたは複数の反射面から反射される音波からの１次反射、２次反射、および／またはそれよりも高い次数の反射と合成した直接音によって前記サウンドコントロール領域において表される、請求項１〜３１のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３３】
前記サラウンドサウンドシステムが、高次アンビソニクス空間サウンドフィールドを再生するように構成可能である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３４】
前記サウンドコントロール領域の前記直径が少なくとも０．１７５ｍである、請求項１〜３３のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３５】
前記サウンドコントロール領域の前記直径が約０．１７５ｍ〜約１ｍの範囲である、請求項１〜３４のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３６】
前記サラウンドサウンドシステムが、３Ｄサウンドコントロール領域中で３Ｄ空間サウンドフィールド再生を行うように構成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３７】
前記３Ｄサウンドコントロール領域の形状が球形である、請求項３６に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３８】
サウンドコントロール領域中で空間サウンドフィールドを再生するために複数のステアリング可能なラウドスピーカーを駆動するためのオーディオデバイスであって、各ラウドスピーカーがそれぞれのスピーカー入力信号によって制御される複数の異なる個別指向性応答チャンネルを有して、前記個別指向性応答の合成によって生成される所望の全体指向性応答とともに前記ラウドスピーカーから発する音波を発生させ、前記ラウドスピーカーが、少なくとも１つのサウンド反射面を有する室内におけるサウンドコントロール領域の周りに配置される、オーディオデバイスであって、
前記サウンドコントロール領域における再生のために前記空間サウンドフィールドを表す入力空間オーディオ信号を受信するための入力インターフェースと、
前記室内においてそれらのそれぞれのロケーションにおける前記ラウドスピーカーの各々の前記個別指向性応答から前記サウンドコントロール領域において測定された音響伝達関数を表す音響伝達関数データに基づいて構成可能であるフィルタモジュールであって、直接音、または前記室内の前記（１つまたは複数の）反射面からの反射音のいずれかの形態で前記サウンドコントロール領域において１つに合成して前記空間サウンドフィールドを再生する協調された全体指向性応答を備える音波を発生させるために、すべての前記ラウドスピーカーについての前記スピーカー入力信号を発生させるために前記入力空間オーディオ信号をフィルタリングする、フィルタモジュールと、
すべての前記ラウドスピーカーに接続し、前記スピーカー入力信号を前記ラウドスピーカーに送るための出力インターフェースと
を備える、オーディオデバイス。
【請求項３９】
前記入力インターフェースが、前記ラウドスピーカーについての前記スピーカー入力信号を発生させるために、前記フィルタモジュールの前記フィルタによる直接フィルタリングのためのアンビソニック符号化サラウンドフォーマットの入力空間オーディオ信号を受信するように構成される、請求項３８に記載のオーディオデバイス。
【請求項４０】
前記入力インターフェースが非アンビソニックサラウンドフォーマットの入力空間オーディオ信号を受信するように構成され、前記フィルタモジュールの前記フィルタによる後続のフィルタリングのために前記非アンビソニック入力信号をアンビソニックサラウンドフォーマットに変換して、前記ラウドスピーカーについての前記スピーカー入力信号を発生させるように構成されたコンバータをさらに備える、請求項３８に記載のオーディオデバイス。
【請求項４１】
前記オーディオデバイスは、前記オーディオデバイスが前記室内のための前記フィルタを構成する構成モードと、前記オーディオデバイスが前記ラウドスピーカーを使用して前記空間サウンドフィールドの再生のために前記入力空間オーディオ信号を処理するプレイバックモードとの間で切替え可能である、請求項３８〜４０のいずれか一項に記載のオーディオデバイス。
【請求項４２】
前記デバイスが、サウンドフィールドレコーディングシステムによって測定された前記室内に関する入力音響伝達関数データに基づいて、前記構成モードにおいて前記フィルタモジュールの前記フィルタを自動的に構成するように配列された構成モジュールをさらに備える、請求項４１に記載のオーディオデバイス。
【請求項４３】
前記室内に関する前記入力音響伝達関数データが、前記サウンドコントロール領域中に配置されたマイクロフォンアレイを備えるサウンドフィールドレコーディングシステムによって測定され、前記音響伝達関数データが、それらの指向性応答の各々について前記ラウドスピーカーの各々によって発生されたテスト信号に応答して、前記マイクロフォンアレイによって測定された前記音響伝達関数を表す、請求項４２に記載のオーディオデバイス。
【請求項４４】
前記構成モジュールが、前記サウンドフィールドレコーディングシステムから、未加工の測定音響伝達関数データを受信し、そのデータを前記制御ユニットの前記フィルタを構成するために使用される前記音響伝達関数データのアンビソニック表現に変換する、請求項４２または請求項４３に記載のオーディオデバイス。
【請求項４５】
前記フィルタモジュールの前記フィルタが、アンビソニックラウドスピーカーフィルタである、請求項３８〜４４のいずれか一項に記載のオーディオデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内で空間サウンドフィールドを再生するためのサラウンドサウンドシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホームシアターにおいて、典型的なサラウンドサウンドは、５つまたは７つのサブウーファーとラウドスピーカーとを使用して、ドルビーサラウンドフォーマットなどで実行される。そのようなサラウンドサウンドシステムは、様々な方向および周囲（拡散）フィールドから直接的にフィールドを生成することが可能であるが、立体的エリアまたはボリュームにわたって音を再現することが求められる完全アンビソニック再生を実行することはできない。
【０００３】
より高級で複雑なアンビソニックサラウンドサウンドシステムは、一般に、空間サウンドフィールドを再生するために、サウンドコントロール領域を取り囲んでいるラウドスピーカードライバの大きい円形または球形の配列を必要とする。しかしながら、ラウドスピーカーのそのような大きい配列に関する要件は、ホームシアターおよびエンターテインメントシステムにおけるコンパクトなサラウンドサウンドシステムに対する要望には適合しない。
【０００４】
サウンドフィールド制御に基本的な課題は室内残響の存在である。残響を防止する、またはサウンドコントロール領域［４〜８、２２］外の残響をキャンセルするためのいくつかの候補があるが、多くの現在のサラウンドサウンドシステムは室内残響の存在を単に無視する。
【０００５】
特許明細書、他の外部ドキュメント、または他の情報源を参照した本明細書では、概して、本発明の特徴について論じるためのコンテキストを提供することを目的とするものである。別段に明記されていない限り、そのような外部ドキュメントの参照は、そのようなドキュメントまたはそのような情報源が、任意の管轄において、従来技術である、あるいは当技術分野における共通の一般的な知識の一部を形成することを容認するものであると解釈すべきでない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、より少ない数のラウドスピーカーを用いて空間サウンドフィールドを再生することが可能な改良されたコンパクトなサラウンドサウンドシステムを提供すること、または公衆に役立つ選択肢を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様では、本発明は、概して、少なくとも１つのサウンド反射面を有する室内におけるサウンドコントロール領域中の空間サウンドフィールドを再生するためのサラウンドサウンドシステムであって、サウンドコントロール領域の周りに配置された複数のステアリング可能なラウドスピーカーであって、各ラウドスピーカーがそれぞれのスピーカー入力信号によって制御される複数の異なる個別指向性応答チャンネルを有して、個別指向性応答の合成によって生成される所望の全体指向性応答とともにラウドスピーカーから発する音波を発生させる、ラウドスピーカーと、ラウドスピーカーの各々に接続され、サウンドコントロール領域における再生のために空間サウンドフィールドを表す入力空間オーディオ信号を受信する制御ユニットであって、制御ユニットが、直接音、または室内の（１つまたは複数の）反射面からの反射音のいずれかの形態でサウンドコントロール領域において１つに合成して空間サウンドフィールドを再生する協調された全体指向性応答を備える音波を発生させるために、すべてのラウドスピーカーについてのスピーカー入力信号を発生させるために入力空間オーディオ信号をフィルタリングするための事前構成されたフィルタを有し、フィルタが、室内においてそれぞれのロケーションにおけるラウドスピーカーの各々の個別指向性応答からサウンドコントロール領域において測定された音響伝達関数を表す音響伝達関数データに基づいて事前構成される、制御ユニットとを備える、サラウンドサウンドシステムを構成する。
【０００８】
好ましくは、入力空間オーディオ信号は受信され、ラウドスピーカーについてのスピーカー入力信号を発生させるために、制御ユニット中のフィルタによって直接的にフィルタリングされるアンビソニック符号化サラウンドフォーマットであり得る。代替的には、入力空間オーディオ信号が非アンビソニックサラウンドフォーマットであり得、制御ユニットが、制御ユニット中でフィルタによる後続のフィルタリングのために非アンビソニック入力信号をアンビソニックサラウンドフォーマットに変換して、ラウドスピーカーについてのスピーカー入力信号を発生させるように構成されたコンバータをさらに備える。
【０００９】
好ましくは、御ユニットは、制御ユニットが室内のためのフィルタを構成する構成モードと、制御ユニットがラウドスピーカーを使用して空間サウンドフィールドの再生のために入力空間オーディオ信号を処理するプレイバックモードとの間で切替え可能で有り得る。
【００１０】
好ましくは、制御ユニットは、サウンドフィールドレコーディングシステムによって測定された室内に関する入力音響伝達関数データに基づいて、構成モードにおいて自動的にフィルタを構成するように配列された構成モジュールを備え得る。
【００１１】
好ましくは、室内に関する入力音響伝達関数データは、サウンドコントロール領域中に配置されたマイクロフォンアレイを備えるサウンドフィールドレコーディングシステムによって測定され得、音響伝達関数データは、それらの指向性応答の各々についてラウドスピーカーの各々によって発生されたテスト信号に応答して、マイクロフォンアレイによって測定された前記音響伝達関数を表す。より好ましくは、構成モジュールは、サウンドフィールドレコーディングシステムから、未加工の測定音響伝達関数データを受信し、そのデータを制御ユニットのフィルタを構成するために使用される音響伝達関数データのアンビソニック表現に変換する。
【００１２】
好ましくは、フィルタはアンビソニックラウドスピーカーフィルタで有り得る。
【００１３】
１つの形態では、本サラウンドサウンドシステムは、２Ｄサウンドコントロール領域において２Ｄ空間サウンドフィールド再生を行うように構成され得る。好ましくは、サウンドコントロール領域は円形であり得、所定の直径を有する。より好ましくは、サウンドコントロール領域は水平面内に配置され得、ラウドスピーカーは少なくとも部分的にサウンドコントロール領域と共面である。
【００１４】
好ましくは、各ラウドスピーカーはそれぞれのラウドスピーカーロケーション領域内に配置され得、室内はラウドスピーカーの数に基づいて、放射状かつ均等にサウンドコントロール領域の起点を中心としてラウドスピーカーロケーション領域へとセグメント化され、各ラウドスピーカー領域は、サウンドコントロール領域の起点から外向きに延びている半径境界線の対の間に延びるように規定される。好ましくは、半径境界線の各対の間の角距離が３６０°／Ｌに対応し得、Ｌはラウドスピーカーの数である。
【００１５】
好ましくは、各ラウドスピーカーは、本サラウンドサウンドシステムの動作周波数範囲の最低周波数の波長の少なくとも半分だけ他のラウドスピーカーから離間し得る。この条件は、シュローダー周波数を上回る相関関係がない室内励起を保証することになる。
【００１６】
好ましくは、各ラウドスピーカーは、本サラウンドサウンドシステムが動作周波数範囲の最低周波数の波長の少なくとも１／４だけ任意の（１つまたは複数の）反射面から離間している。
【００１７】
好ましくは、各ラウドスピーカーは、サウンド制御領域の外周から少なくとも０．５ｍ離間し得る。より好ましくは、各ラウドスピーカーは、サウンド制御領域の外周から少なくとも１ｍ離間し得る。
【００１８】
好ましくは、各ラウドスピーカーは、最高Ｍ次の指向性パターンを有する全体指向性応答を発生させるように構成され得、Ｍは少なくとも１である。より好ましくは、各ラウドスピーカーは、最高Ｍ次の指向性パターンを有する全体指向性応答を発生させるように構成され、Ｍは４に等しい。一般に、値２Ｍ＋１は、各ラウドスピーカーのために利用可能な個別指向性応答チャンネルの数に対応する。
【００１９】
好ましくは、各ラウドスピーカー、１次指向性応答に対応する少なくとも個別指向性応答チャンネルを備える。
【００２０】
１つの形態では、各ラウドスピーカーは、２Ｍ＋１個の位相モード指向性応答に対応する少なくとも個別指向性応答チャンネルを備え得る。
【００２１】
好ましい形態では、各ラウドスピーカーが、オムニ指向性応答に対応する少なくとも個別指向性応答チャンネルと、ｍ＝１，２，・・・，Ｍに関するｃｏｓ（ｍφ）およびｓｉｎ（ｍφ）とを備え、φは、ラウドスピーカーの起点に対する全体指向性応答のラウドスピーカーの所望の角度方向に等しい。
【００２２】
好ましくは、各ラウドスピーカーの全体指向性応答が、ラウドスピーカーの起点に対して３６０°ステアリング可能であり得る。
【００２３】
好ましくは、各ラウドスピーカーは幾何学的配列で構成された複数のドライバを備え得各ドライバは、単一のハウジング中で、音波を発生させるためのドライバ信号によって駆動され、各ラウドスピーカーは、前記ラウドスピーカーの個別指向性応答チャンネルに対応する前記スピーカー入力信号を受信し、処理するように構成され得、前記所望の全体指向性応答を有する全体的な音波を生成するために前記ラウドスピーカードライバを駆動させるためのドライバ信号を発生させるビームフォーマモジュールをさらに備える。
【００２４】
好ましくは、各ラウドスピーカーは、所定の半径のモノポールドライバの均一円形アレイが内部に装着されるハウジングを備え得、ドライバの数および半径は、ラウドスピーカーに必要とされる指向性パターンの所望の最大次数に基づいて選択され得る。より好ましくは、モノポールドライバは、本サラウンドサウンドシステムの動作周波数範囲の最大周波数の波長の半分以下だけ互いに離間し得る。
【００２５】
好ましくは、本サラウンドサウンドシステムは、少なくとも４つのステアリング可能なラウドスピーカーを備え得る。
【００２６】
好ましくは、制御ユニットは、入力空間オーディオ信号によって表された空間サウンドフィールドの周波数が、サウンドコントロール領域のサイズを実質的に一定に維持するように増大するにつれて、ラウドスピーカーの全体指向性応答の指向性パターンの次数を自動的に段階的に上げるように構成され得る。
【００２７】
好ましくは、制御ユニットは、本サラウンドサウンドシステムの動作周波数範囲の所定の周波数しきい値で、ラウドスピーカーの全体指向性応答の指向性パターンの次数を自動的に段階的に上げるように構成され得、しきい値は、ラウドスピーカーの数とサウンドコントロール領域の所望のサイズとに基づいて判断される。
【００２８】
好ましくは、ラウドスピーカーは、サウンドコントロール領域の周りに互いに等間隔で離間し得る。より好ましくは、ラウドスピーカーは、サウンド制御領域の周りにまばらに配置され得る。好ましくは、各ラウドスピーカーは、室内の壁などの反射面の近くに、または室内のコーナーの近傍に配置され得る。
【００２９】
好ましくは、空間サウンドフィールドは、室内の１つまたは複数の反射面から反射される音波からの１次反射、２次反射、および／またはそれよりも高い次数の反射と合成した直接音によってサウンドコントロール領域において表され得る。
【００３０】
好ましくは、本サラウンドサウンドシステムは、高次アンビソニクス空間サウンドフィールドを再生するように構成可能であり得る。
【００３１】
好ましくは、サウンドコントロール領域の直径は少なくとも０．１７５ｍであり得る。典型的には、サウンドコントロール領域の直径は約０．１７５ｍ〜約１ｍの範囲であり得る。
【００３２】
別の形態では、本サラウンドサウンドシステムは、３Ｄサウンドコントロール領域中で３Ｄ空間サウンドフィールド再生を行うように構成され得る。より好ましくは、３Ｄサウンドコントロール領域の形状が球形であり得る。
【００３３】
他の形状の２Ｄサウンド制御領域および３Ｄサウンド制御領域を代替的に使用し得るが、一般には、サウンドフィールド再生の関する物理学的特性に起因して、２Ｄ（３Ｄ）の円形（球形）形状であるサウンド制御領域を使用することが最も効率的である。
【００３４】
第２の態様では、本発明は、概して、サウンドコントロール領域中で空間サウンドフィールドを再生するために複数のステアリング可能なラウドスピーカーを駆動するためのオーディオデバイスであって、各ラウドスピーカーがそれぞれのスピーカー入力信号によって制御される複数の異なる個別指向性応答チャンネルを有して、個別指向性応答の合成によって生成される所望の全体指向性応答とともにラウドスピーカーから発する音波を発生させ、ラウドスピーカーが、少なくとも１つのサウンド反射面を有する室内におけるサウンドコントロール領域の周りに配置される、オーディオデバイスにおいて、サウンドコントロール領域における再生のために空間サウンドフィールドを表す入力空間オーディオ信号を受信するための入力インターフェースと、室内においてそれらのそれぞれのロケーションにおけるラウドスピーカーの各々の個別指向性応答からサウンドコントロール領域において測定された音響伝達関数を表す音響伝達関数データに基づいて構成可能であるフィルタモジュールであって、直接音、または室内の（１つまたは複数の）反射面からの反射音のいずれかの形態でサウンドコントロール領域において１つに合成して空間サウンドフィールドを再生する協調された全体指向性応答を備える音波を発生させるために、すべてのラウドスピーカーについてのスピーカー入力信号を発生させるために入力空間オーディオ信号をフィルタリングする、フィルタモジュールと、すべてのラウドスピーカーに接続し、スピーカー入力信号をラウドスピーカーに送るための出力インターフェースとを備える、オーディオデバイスを構成する。
【００３５】
１つの形態では、入力インターフェースは、ラウドスピーカーについてのスピーカー入力信号を発生させるために、フィルタモジュールのフィルタによる直接フィルタリングのためのアンビソニック符号化サラウンドフォーマットの入力空間オーディオ信号を受信するように構成され得る。
【００３６】
別の形態では、入力インターフェースは非アンビソニックサラウンドフォーマットの入力空間オーディオ信号を受信するように構成され得、フィルタモジュールのフィルタによる後続のフィルタリングのために非アンビソニック入力信号をアンビソニックサラウンドフォーマットに変換して、ラウドスピーカーについてのスピーカー入力信号を発生させるように構成されたコンバータをさらに備える。
【００３７】
好ましくは、本オーディオデバイスは、オーディオデバイスが室内のためのフィルタを構成する構成モードと、オーディオデバイスがラウドスピーカーを使用して空間サウンドフィールドの再生のために入力空間オーディオ信号を処理するプレイバックモードとの間で切替え可能で有り得る。
【００３８】
好ましくは、本デバイスは、サウンドフィールドレコーディングシステムによって測定された室内に関する入力音響伝達関数データに基づいて、構成モードにおいてフィルタモジュールのフィルタを自動的に構成するように配列された構成モジュールをさらに備え得る。
【００３９】
好ましくは、室内に関する入力音響伝達関数データは、サウンドコントロール領域中に配置されたマイクロフォンアレイを備えるサウンドフィールドレコーディングシステムによって測定され得、音響伝達関数データが、それらの指向性応答の各々についてラウドスピーカーの各々によって発生されたテスト信号に応答して、マイクロフォンアレイによって測定された前記音響伝達関数を表す。
【００４０】
好ましくは、構成モジュールは、サウンドフィールドレコーディングシステムから、未加工の測定音響伝達関数データを受信し得、そのデータを制御ユニットのフィルタを構成するために使用される音響伝達関数データのアンビソニック表現に変換する。
【００４１】
好ましくは、フィルタモジュールのフィルタは、アンビソニックラウドスピーカーフィルタであり得る。
【００４２】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様について記載した特徴のうちの任意の１つまたは複数を有し得る。
【００４３】
本明細書および特許請求の範囲における「直接音」という句は、任意の反射面で反射することなくラウドスピーカーからサウンドコントロール領域に直接的に伝搬する音波を意味するものである。
【００４４】
本明細書および特許請求の範囲における「反射音」という句は、１次反射か、２次反射か、またはそれよりも高次の反射かにかかわらず１つまたは複数の反射面から反射したこと後に、ラウドスピーカーからサウンドコントロール領域に間接的に伝搬し、それにより、ラウドスピーカーに相当しない仮想音源から音波が到着したと思われる、音波を意味するものである。
【００４５】
本明細書および特許請求の範囲で使用される「備える（comprising）」という用語は、「少なくとも部分的に構成する」ことを意味する。本明細書および特許請求の範囲における「備える」という用語を含む各記述を解釈するときには、「備える（comprising）」を先行させる１つまたは複数の特徴以外の特徴も存在し得る。「備える（comprise）」および「備える（comprise）」など関連用語は、同様に解釈すべきである。
【００４６】
本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、「および」もしくは「または」、あるいはその両方を意味する。
【００４７】
本明細書で使用する場合、名詞の後に来る「（ｓ）」は、名詞の複数形および／または単数形を意味する。
【００４８】
本発明は、上記の通りであり、以下に単に例が与えられる構成も想定される。
【００４９】
本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら単に例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態によるサラウンドサウンドシステムの再生モードにおける概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によるサラウンドサウンドシステムの中央制御ユニットの概略図である。
【図３】本発明の一実施形態によるサラウンドサウンドシステムの、マイクロフォンアレイサウンドフィールドレコーディングシステムを使用する構成モードにおける概略図である。
【図４】サラウンドサウンドシステムのための音響伝達関数データを測定するためのマイクロフォンアレイサウンドフィールドレコーディングシステムの、本発明の一実施形態による構成モードにおける概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による中央制御ユニット中の構成可能なラウドスピーカーフィルタの概略図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態によるステアリング可能なラウドスピーカーの概略図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態によるステアリング可能なラウドスピーカーのためのドライバアレイ構成の概略図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態による室内のサウンドコントロール領域の周りのコーナー様構成の形態のサラウンドサウンドシステムの４個のラウドスピーカーの別の可能な幾何学的配列の概略図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態による室内のサウンドコントロール領域の周りのダイヤモンド様構成の形態のサラウンドサウンドシステムの４個のラウドスピーカーの可能な幾何学的配列の概略図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態による室内のサウンドコントロール領域の周りのドルビーサラウンド同様の構成の形態のサラウンドサウンドシステムの５つのラウドスピーカーの可能な幾何学的配列の概略図である。
【図８Ａ−Ｃ】図７Ａ〜図７Ｃのそれぞれのラウドスピーカー配列のための第１次イメージソースおよび第２次イメージソースを示す概略図である。
【図９】本発明の一実施形態によるコーナーアレイの形態の室内のサウンドコントロール領域に関するサラウンドサウンドシステムのラウドスピーカーの別の幾何学的配列の概略図である。
【図１０】図９のコーナーアレイサラウンドサウンドシステムと、ステアリング可能なラウドスピーカーからの様々な可能な直接音波および反射音波との概略図である。
【図１１Ａ−Ｂ】ラウドスピーカーの従来の均一な円形アレイと本発明の一実施形態によるコーナーアレイサラウンドサウンドシステムとの間の性能比較のためのパン角度に対する平均２乗誤差とラウドスピーカー重みエネルギーとのグラフィカル表現をそれぞれ示す図である。
【図１２Ａ−Ｂ】ラウドスピーカーの従来の均一な円形アレイと本発明の一実施形態によるサラウンドサウンドシステムのコーナーアレイとの間の性能比較のためのファントムパン角度と直接音対残響比（ＤＲＲ）に対する平均２乗誤差のグラフィカル表現をそれぞれ示す図である。
【図１３】ファントムソースを直接線Ｄと反射線Ｒとを直列に配置するために、サラウンドサウンドシステムのコーナーアレイ幾何学的構造においてラウドスピーカーが必要とするビームパターンの概略図を示す図である。
【図１４】平面において４５°の角度からサウンドコントロール領域に伝搬する音波を発生させるためのコーナーアレイサラウンドサウンドシステムによって発生された波伝搬のスクリーンショットである。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
１．  概要
本発明は、室内において空間サウンドフィールドを再生するための、典型的には家庭用娯楽システムのためのサラウンドサウンドシステムに関する。サラウンドサウンドシステムは、様々なサイズおよび形状の部屋に適合するようにスケーラブルである。一般に、部屋は床と天井とによって実質的に囲まれており、部屋を規定する（１つまたは複数の）壁、あるいは床および天井を隣接している他の垂直面によって一般には提供される少なくとも１つの、好ましくは複数のサウンド反射面またはサウンド残響表面を備える。残響のレベルは、残響エネルギーと直接音エネルギーとが等しいソースからの距離を表すクリティカルな残響距離によって測定される。平均的なリビングルームまたはベッドルームでは、この距離は一般に、５０ｃｍ〜１メートルである。クリティカルな残響距離よりもさらに離れると、サウンドエネルギーは残響によって左右される。
【００５２】
要するに、サラウンドサウンドシステムは、サウンドが１つまたは複数の意図された方向から入ってくるインプレッションを作成することによって立体的サウンドまたはサラウンドサウンドを発生させるように構成される。図１を参照すると、システムは、１人または複数の聴取者１５がいる室内のサウンドコントロール領域１１を取り囲む、あるいは、その領域１１の周りの離間した、ランダムな、または構成された幾何学的配列で配置される構成可能なラウドスピーカーユニット１２の小さいアレイを備える。この実施形態では、すべてのラウドスピーカーは、それらがサウンドコントロール領域への直接音経路を少なくとも有するように、サウンドコントロール領域に対して相対的に配置される。ラウドスピーカー１２は、それぞれ、可変指向性応答を制御するスピーカー入力信号１３によって制御することができる可変指向性応答を有するという点で、構成可能であるか、またはステアリング可能である。本システムは、再生すべき空間サウンドフィールドを表す入力オーディオ空間信号１６に基づいてその領域中で空間サウンドフィールドを再生するために、サウンドコントロール領域１１において１つに剛性される特定の指向性応答を備える音波を発生させる協調様式で、すべてのラウドスピーカー１２を駆動するためのスピーカー入力信号を発生させる制御システムまたはユニット１４をさらに備える。中央制御ユニットは、サウンドコントロール領域１１に向けられた反射音波または残響音波と組み合わせて、ラウドスピーカーのうちの１つまたは複数からサウンドコントロール領域に向けられた直接音波を利用することによって、空間サウンドフィールドを再生する際にすべてのラウドスピーカーを使用するように構成される。反射音波は、音波を向けているラウドスピーカーによって室内の壁などの反射表面または残響表面において発生される。サウンドコントロール領域に伝搬する前に、反射音は、１回、２回または多数回反射していることがある。反射音波の目的は、仮想音源であると思われるものから追加の音響インプレッション方向または音響サウンド方向を生成するために部屋の自然残響を活用し、それにより、すべての方向から聴取者を取り囲むスピーカーの大きいアレイを必要とすることなく、フル空間サウンドフィールド再生が可能になる。
【００５３】
サラウンドサウンドシステムは、２Ｄ空間サウンドフィールド再生またはより複雑な３Ｄサウンドフィールド再生とともに実装することができる。後述するサラウンドサウンドシステムの例示的な実施形態は、室内環境内の空間において実質的に水平な平面に配置されたサウンドコントロール領域と、空間において同じ実質的に水平な平面に配置されたラウドスピーカーのアレイとを備える２Ｄ実装形態に焦点を当てるが、３Ｄ実装形態を提供するために必要な設計的な修正についても説明し、この３Ｄ実装形態は、球形のサウンドコントロール領域を含み、天井および床に配置されたラウドスピーカー採用する。
【００５４】
より詳しくは、別段の記載がない限り本明細書では、２Ｄ空間サウンドフィールド再生は、垂直方向に所望のあらかじめ定義された高さまたは厚さを有することができる、一般に円形の２Ｄサウンドコントロール領域における空間サウンドの再生に関するものであり、サラウンドサウンドシステムは、一般に、２Ｄサウンドコントロール領域を取り囲み、サウンドコントロール領域に音波を水平方向に伝搬するように構成されたラウドスピーカーの円形アレイを備え得る。２Ｄサウンドコントロール領域の厚さは、ラウドスピーカー垂直寸法によって、あるいは、ラウドスピーカーが、２Ｄサウンドコントロール領域の厚さに対応する垂直範囲にわたってサウンドコントロール領域に向かって水平方向に音波を伝播することが可能な垂直ラインアレイまたは静電ラウドスピーカーであるかどうかによって決定することができる。本明細書では別段の記載がない限り、３Ｄ空間サウンドフィールド再生は、一般には球形領域である３Ｄサウンドコントロール領域における空間サウンドに関するものであり、サラウンドサウンドシステムは、３Ｄサウンドコントロール領域を取り囲み、水平方向か、垂直方向か、あるいは任意の他の角度であるにかかわらず任意の所望の仰角で３Ｄサウンドコントロール領域に音波を伝搬するように配向または構成されたラウドスピーカーの球形アレイを備えることができる。
【００５５】
この実施形態では、制御ユニット１４は、構成モードとプレイバックモードとの２つの動作モードを有する。プレイバックモードを有効に動作させることができる前に、構成モードを少なくとも１回動作させなければならない。サラウンドサウンドシステムのセットアップ中、構成モードは、室内のサウンドコントロール領域の周りにすべてのラウドスピーカーが配置されると開始される。構成モードは、室内における自然残響を活用するようにラウドスピーカーの応答を構成し、かつ、プレイバックモードのときに入力空間オーディオ信号によって表される空間サウンドフィールドを再生するために直接音経路と利用可能な残響反射の両方を使用するように、室内のラウドスピーカーレイアウトと残響プロパティに対するシステムの性能をカスタマイズする。構成されると、サウンドフィールド再生のためのプレイバックモードにシステムを切り替えることができる。システムは、一般に、何らかの方法でラウドスピーカー位置が変わる、または室内残響プロパティが変更されるまでプレイバックモードのままであり、スピーカー位置が変わった、または室内残響プロパティが変更された場合、一般に、新しいセットアップまたは環境に対してシステムを再較正するために構成モードが再開される。
【００５６】
図１に、プレイバックモードのシステムを示す。システムは、再生のための空間サウンドフィールドを表す入力空間オーディオ信号１６を受信し、その入力信号を処理して、２Ｍ＋１スピーカー入力信号１３を生成し、有線を介して、またはワイヤレスで、五角形の囲みによって表されるＬ個の「高性能な」構成可能なラウドスピーカーユニット１２の各々に配信し、次いで、サウンドコントロール領域において空間サウンドフィールドを再構成するために方向性音をプレイアウトする。入力空間オーディオ信号は、例としてアンビソニックまたはドルビーサラウンド、あるいは任意の他の空間フォーマットを含む任意のフォーマットとすることができる。数Ｍは、各ラウドスピーカー１２によって達成可能な指向性応答の次数を表し、これは、システム要件に適合するように、必要に応じて変えることができる。
【００５７】
単に例として、本システムは、フルアンビソニックサウンドフィールドを再生するが、ドルビーサラウンドなどを含む他の空間サウンド信号フォーマットをエミュレートまたは再生することも可能である。本サラウンドサウンドシステムは、別のオーディオプレイバックデバイス、パーソナルコンピューター、またはホームシアターもしくはエンターテインメントシステムから入力空間オーディオ信号１６を受信するスタンドアロンシステムとすることができ、あるいは、そのようなシステムまたはデバイスの構成要素または機能を統合することもできる。
【００５８】
次に、サラウンドサウンドシステムの様々な構成要素およびモード動作について個々により詳細に説明する。
【００５９】
２．  制御ユニット
図２を参照して、制御ユニット１４についてより詳細に説明する。プレイバックモード中、制御ユニット１４は、入力空間オーディオ信号１６を受信し、事前構成されたフィルタ１７を備え、その事前構成されたフィルタ１７は、サウンドコントロール領域において空間サウンドフィールドを再現するための所望の指向性応答を備える音波を発生させるように、入力信号１６をフィルタリングしてラウドスピーカー１２の各々を駆動するためにスピーカー入力信号１３にするように配列されている。この実施形態では、制御ユニットは、アンビソニックサウンドフォーマットで動作するように構成され、アンビソニックラウドスピーカーフィルタを備える。
【００６０】
この実施形態では、空間オーディオ情報を含んでいる入力空間オーディオ信号１６は、いくつかの入力サウンドチャンネルとして制御ユニット１４に配信される。例として、入力空間オーディオ信号１６は、（ｉ）アンビソニック符号化サウンド情報、（ｉｉ）各サウンドチャンネルが再生されるファントムソースロケーション上の空間情報、または（ｉｉｉ）様々なサラウンドフォーマット信号のうちの１つから構成され得る。単に例として、サラウンドマルチフォーマット信号は、ステレオ、ドルビーデジタル（登録商標）、ＤＴＳデジタルサラウンド（登録商標）、ＴＨＸサラウンドＥＸ、ＤＴＳ−ＥＳなどを含むことができる。
【００６１】
この実施形態では、制御ユニット１４は、アンビソニック符号化入力信号１６ａ、あるいは１つまたは複数の他のフォーマットのサラウンド符号化入力信号１６ｂのいずれかを受信するように構成される。アンビソニック符号化入力信号１６ａは、フィルタ１７によって直接的にフィルタリングされ、他のフォーマット信号１６ｂは、最初にアンビソニックコンバータ１８によって処理され、後続の処理のためにフィルタ１７によってアンビソニックフォーマットに変換される。制御ユニットの他の実施形態は、必ずしもこのマルチフォーマット入力能力を提供する必要があるとは限らず、所望される場合に、ただ１つのフォーマットの入力信号を提供することができることが理解されよう。動作中、中央制御ユニット１４は、励起入力信号の各々を処理し、空間サウンドフィールドのプレイバックおよび再生のために、各スマートラウドスピーカーユニット１２の指向性応答構成要素にそれらを配信する。
【００６２】
前に説明したように、事前構成されたフィルタ１７は、ラウドスピーカー１２の構成と構成モードにおける室内残響特性について構成またはカスタマイズされる。これは、サウンドコントロール領域におけるラウドスピーカー指向性応答の各々のための音響伝達関数を測定することによって達成され、それについては、後でさらに詳細に説明する。アンビソニック符号化空間サウンドフォーマットにおける中央制御ユニット１４によって実行される信号処理と音響伝達関数のストレージとについて、以下でさらに詳細に説明する。
【００６３】
図示のように、制御ユニット１４は、また、システムの構成モードにおける複数の周波数でのサウンドコントロール領域への音響伝達関数を測定し、次いで、それらの測定された音響伝達関数に基づいてフィルタ１７を構成する構成されるサラウンドサウンドプロセッサ１９の形態の構成モジュールを備える。図３に示すように、各ラウドスピーカーチャンネルの音響伝達関数は、サウンドコントロール領域に配置されたマイクロフォンアレイ２０を使用すると最も良く取得される。構成モードは、テスト信号の生成と、各スマートラウドスピーカーの各チャンネルによって再生し、得られたマイクロフォンアレイ信号を音響伝達関数のアンビソニック表現に変換することとを伴う。上述のように、次いで、音響伝達関数を使用して、アンビソニックラウドスピーカーフィルタ１７の各々が構成される。
【００６４】
アンビソニック入力信号１６、サラウンドサウンドプロセッサ１９、アンビソニックコンバータ１８、およびアンビソニックラウドスピーカーフィルタ１７について、以下でさらに詳細に説明する。
【００６５】
２．１  アンビソニック入力信号
中央制御ユニット１４は、サウンドの空間配置に関する情報を必要とする。アンビソニックは、空間サウンドフィールドの表現に関係する。アンビソニックに、２Ｄバージョンと３Ｄバージョンの両方がある。Ｂ−フォーマット記録は、アンビソニックの最も早い実現の１つであり、空間中の１点における音圧と速度の３つの成分とを記録し、次いで、ラウドスピーカーのアレイを使用してサウンドフィールドを再生する［９］。２Ｄ再生の場合、速度の２つの成分だけが測定される。したがって、アンビソニックＢ−フォーマットは、２Ｄでは３つの信号（圧力および速度の２つの成分）で構成され、３Ｄでは４個の信号（圧力および３つの速度成分）で構成される。このサウンドフィールドは、低い周波数においてのみ大きいエリアにわたって正確（アキュレート）に再生される。アキュレート再生のエリアは周波数とともに小さくなるので、この空間サウンド再生は、可聴周波数範囲のほとんどの部分にわたって不十分である。ディスク形状（２Ｄ）の制御領域形または球形の制御領域（３Ｄ）の場合、アキュレート再生のための半径は、１ｋＨｚではＲ＝ｓｖ／２ｆ＝５５ｍｍであり、ｓｖは音速である。
【００６６】
より大きいエリアにわたるサウンドフィールド再構成のために、本発明のサラウンドサウンドシステムにおいて採用される高次アンビソニクス（ＨＯＡ）を使用することができる。ＨＯＡでは、周波数ｆでの円形領域にわたる各点（ｒ，φ）におけるサウンドフィールドは、起点を中心としたアンビソニクス拡張の見地から記載することができる。
【数１】
2013538512.tif 000003
（１）
式中、Ｊｎ（・）はｎ次ベッセル関数であり、ｎ（ｆ）は周波数ｆでの２Ｄアンビソニック係数であり、ｋ＝２ｆ／ｓｖは波数であり、Ｎは、Ｒ＝Ｎｓｖ／２ｆによる円形領域の半径に関係するアンビソニックフィールドの次数である。（Ｂ−フォーマット記録の場合、Ｎ＝１）。Ｎ次アンビソニック信号セットを生じる有限範囲ｎ＝Ｎ，・・・，Ｎにわたって係数を測定することによってサウンドフィールドを記録する。２ＤにおいてＮ次ＨＯＡを再生するためには、少なくとも２Ｎ＋１個のドライバが必要である。
【００６７】
３Ｄ球形領域にわたる各点（ｒ，θ，φ）におけるサウンドフィールドは、起点を中心としたアンビソニクス拡張の見地から記載することができる。
【数２】
2013538512.tif 000004
（２）
式中、ｊｑ（・）は、ｎ次球ベッセル関数であり、Ｙqp（・）は球面調和関数であり、βqp（ｆ）は３Ｄアンビソニック係数である。３ＤにおいてＮ次ＨＯＡを再生するためには、少なくとも（Ｎ＋１）2個のドライバが必要である。
【００６８】
複素角関数ｅinφ（２Ｄ）またはＹqp（３Ｄ）に対する等価なアンビソニック表現が存在し、それは実関数である。本発明のサラウンドサウンドシステムでは、実関数または複素関数のいずれかを使用することができる。実表現は実装上の利点を有するが、容易に複素関数から取得される［１１］。
【００６９】
アンビソニックの代替として、中央制御ユニット１４に配信された入力オーディオ信号空間情報は、各々がいくつかはファントムソースのためである複数のサウンドチャンネルで構成され得、各チャンネルは、さらに、
（ｉ）２Ｄシステムのための極配向角、
（ｉｉ）３Ｄシステムのための方位角と仰角とで構成される配向角対、および
（ｉｉｉ）任意選択のファントムソース範囲ｒ
を有する。
【００７０】
そのような空間サウンド情報をアンビソニックフォーマットに変換するための標準式が存在する。そのような式は、ドルビーサラウンド、ＤＴＳ、または他の市販のサラウンドシステムのためのラウドスピーカーロケーションについて最高でＮ次のアンビソニックサウンドフィールドを再構成するために使用される。
【００７１】
２．２  サラウンドサウンドプロセッサおよび構成モード
上述のように、制御ユニット１４のサラウンドサウンドプロセッサ１９は、構成モード中にマイクロフォンアレイ２０によって測定された音響伝達関数を表す音響伝達関数データ２１を受信し、処理するように動作可能である。一般的なレベルで、室内における音響伝達関数を判断するために、複数のテスト信号は、各スマートラウドスピーカーをプレイアウトし、応答は、マイクロフォンアレイを使用して中央制御ユニット１４によって記録される。
【００７２】
音響伝達関数の各々を判断するために、テスト信号２２が発生し、各スマートラウドスピーカーの各チャンネルに方向づけられる。ラウドスピーカーの各チャンネルは、異なる指向性応答を発生させる。次いで、マイクロフォンアレイにおける各マイクロフォンにインパルス応答が測定される。使用されるテスト信号はパルス信号で有り得るが、より現実的には、広帯域チャープまたは最大長シーケンス信号が使用され得る。次いで、正の周波数だけを使用してフィルタ１７を周波数領域中で構成することができ、それにより、音響伝達関数の複素アンビソニック係数を測定することが可能である。アンビソニックは、複数の周波数における各スマートラウドスピーカーの各チャンネルに関する音響伝達関数を記憶する効率的な手段である。この制御ユニット１４は、以下で詳述する信号処理後に、音響伝達関数データをアンビソニックラウドスピーカーフィルタ１７の形態で記憶する。要するに、サラウンドサウンドプロセッサ１９は、測定された音響伝達関数データを取り、ＦＦＴおよびモード重み行列を適用し、次いで、アンビソニックラウドスピーカーフィルタ１７にデータを記憶する前に行列反転を行う。
【００７３】
より詳細には、サラウンドサウンドプロセッサ１９は、各周波数の未加工マイクロフォンアレイ音響伝達関数データを受信し、２Ｄにおいて、ＦＦＴ行列２３を使用し、次にハウジングのアレイ半径およびタイプに依存する位相モード重み行列２４を使用することによって〔４〕、または３Ｄモードにおいて、球面高調波変換マトリックスを使用し、次に３Ｄ重み行列を使用することによって〔１４〕、以下の式（３）および（５）の音響伝達関数の（アンビソニック）モード分解に変換するように構成される。次いで、サラウンドサウンドプロセッサは、測定および処理された音響伝達関数係数に基づいて、アンビソニックラウドスピーカーフィルタ１７を構成するように構成され、これについては、以下にさらに詳細に説明する。
【００７４】
サウンドフィールド記録のためのマイクロフォンアレイの使用が当業者には知られている。各ラウドスピーカーからサウンドコントロール領域おける任意の点までの音響伝達関数を測定することが可能な任意の好適なマイクロフォンアレイ設計を使用することができる［１〜４］。２Ｄ実装形態は、図４に示すような均一な円形アレイジオメトリ２０を使用することができる。３Ｄ実装形態は、球形アレイを使用することができる。少なくとも、２ＤについてはＱ＝２Ｎ＋１個のエレメントが、３ＤにおいてはＱ＝（Ｎ＋１）２個エレメントが必要とされ、Ｎ＝ｋｒであり、サウンドコントロール領域１１の所望のサイズに相当する半径で配列される。２Ｄ実施形態では、側方反射に起因する残響が低減され得るように、制御領域の平面に沿って水平方向に向けられた指向性マイクロフォンを使用する点で有利であり得る。
【００７５】
上述のように、サウンド再生のためのアンビソニックラウドスピーカーフィルタ１７の計算および構成は、サラウンドサウンドプロセッサ１９内に実装される。最初に２Ｄ実装形態のためのこのプロセスについて説明し、続いて３Ｄ実装形態について説明する。Ｌ個のスマートラウドスピーカーのセットを使用して、複数のアンビソニックサウンドフィールドを再生することが望まれる。
【００７６】
２Ｄ実装形態の場合、式（１）のアンビソニクス拡張によって与えられた起点を中心とする拡大するサウンドフィールドについて考える。所望のサウンドフィールドのアンビソニック係数は、周波数ドメインにおいて表されるβn（ｆ）である。制御ユニット１４は、ラウドスピーカーごとに音響伝達関数のセットを必要とする。音響伝達関数は、各ラウドスピーカーｌのｍ番目の指向性応答によって生成されたサウンドフィールドに関して規定されたアンビソニック符号化モード係数αn（ｌ，ｍ｜ｆ）のセットとして効率的に記憶される。
【数３】
2013538512.tif 000005
係数αn（ｌ，ｍ｜ｆ）は、マイクロフォンアレイ２０を用いて意図されたリスニング位置において動作構成モードで測定される。合計で２Ｎ＋１個の係数の（２Ｍ＋１）Ｌ個のセットが生じる。
【００７７】
上述のように、中央制御ユニット１４のサラウンドサウンドプロセッサ１９は、測定された音響伝達関数に基づいて、空間オーディオ信号に適用すべきラウドスピーカーフィルタを判断する。好ましい実施形態では、ラウドスピーカーフィルタは、ｎ番目の空間音モードＪn（ｋｒ）ｅinφを再構成するように設計される。各第ｎの空間モードを再形成するためのラウドスピーカーフィルタＧｎ（ｌ，ｍ｜ｆ）を以下の通り判断される。ｎ番目のモード｛Ｇn（ｌ，ｍ｜ｆ）：ｍ＝１，・・・，２Ｍ＋１，ｌ＝１・・・Ｌ｝を生成するためのラウドスピーカー重みから室内を生じる音圧は、
【数４】
2013538512.tif 000006
式（３）に代入して、各ラウドスピーカーフィルタを決定するための式を決定する。
【数５】
2013538512.tif 000007
これは、以下の式のセットが満たされる場合、複素指数関数の直交性によって満たされる。ｎ’＝−Ｎ，・・・，Ｎの場合、
【数６】
2013538512.tif 000008
である。２Ｎ＋１個のこのセットは行列−ベクトル形態で記載することができる。
Ａ（ｆ）ｇｎ（ｆ）＝ｅｎ
式中、［Ａ（ｆ）］n+N+1,(l-1)(2M+1)+m＝αn（ｌ，ｍ｜ｆ）、［ｇn（ｆ）］(l-1)(2M+1)＝Ｇｎ（ｌ，ｍ｜ｆ）、およびｅnは、２Ｎ＋１長ベクトルであり、要素ｎ＋Ｎ＋１は１であり、すべての他の要素は０である。ここで、［Ｍ］ijは、行列Ｍ中のｉ番目の行、ｊ番目の列の要素を示し、［ｖ］iは、ベクトルｖのｉ番目の要素を示す。ベクトルｇn（ｆ）は、ｎ番目のアンビソニック係数に対応する空間モードを生成するために構成可能なラウドスピーカーチャンネルに適用される周波数ｆにおけるＬ（２Ｍ＋１）ラウドスピーカーフィルタ重みを含んでいる。その結果、２Ｎ＋１列が最高Ｎ次の周波数ｆのアンビソニック空間サウンドを生成するためのラウドスピーカー重みベクトルである行列Ｇ（ｆ）＝［ｇ-N（ｆ），ｇ-N+1（ｆ），・・・ｇN（ｆ）］、は、Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正則化最小二乗法によってＡ（ｆ）により正則化された擬逆元を取ることによって決定することができる。ロバストなソリューションは、２Ｎ＋１個の再生可能なアンビソニックがチャンネルよりも多くのドライバＬ（２Ｍ＋１）を使用することを伴うので、行列Ａ（ｆ）は長い。その結果、ソリューションは、
Ｇ（ｆ）＝Ａ（ｆ）H［Ａ（ｆ）Ａ（ｆ）H＋λＩ］-1          （４）
となり、式中、λは、単一の正則化パラメータである。パラメータλは、調整可能な値、またはデバイスにおいて選択された固定値のいずれかとすることができる。
【００７８】
２Ｄアンビソニック空間サウンドフィールドを生成するために必要とされるフィルタは、Ｌ個の構成可能なラウドスピーカーの各々についての２Ｍ＋１個の音響伝達関数係数に関係するように示される。各モードについてＬ（２Ｍ＋１）個の音響伝達関数が存在する。したがって、サラウンドサウンドプロセッサ１９は、測定された音響伝達関数係数から直接的にアンビソニックラウドスピーカーフィルタを決定する。
【００７９】
ここで提示される手法は、出力が複数の周波数におけるラウドスピーカー重みの集合である周波数領域手法を表す。この手法は、出力が時間ドメインフィルタの集合である時間ドメイン手法でカルミネートする。ソリューションは各周波数において計算され得、逆ＦＦＴを使用背いて、ｌ番目のラウドスピーカーのｍ番目のモードについて、ｎ番目のアンビソニック信号をフィルタリングするために必要とされるデジタルフィルタが生じる。
【００８０】
３Ｄ実装形態では、所望の空間サウンドフィールドは、式（２）として記載することができ、ここで、βqp（ｆ）は、所望のサウンドフィールドのアンビソニック係数である。音響伝達関数は、各ラウドスピーカーｌのｍ次指向性応答によって生成されたサウンドフィールドの見地から規定されたアンビソニック符号化モード係数αqp（ｌ，ｍ｜ｆ）のセットとして効率的に記憶される。
【数７】
2013538512.tif 000009
【００８１】
好ましい実施形態では、ラウドスピーカーフィルタは、（ｐ，ｑ）次アンビソニック空間サウンドモードｊq（ｋｒ）Ｙqp（θ，φ）を再構成するように設計される。周波数ｆにおいて各空間モード（ｐ，ｑ）を再現するために、以下のようにラウドスピーカー重みＧqp（ｌ，ｍ｜ｆ）を判断する。ラウドスピーカー重みから室内で生じる音圧は以下の通りである。
【数８】
2013538512.tif 000010
式（５）に代入して、（ｐ，ｑ）番目のラウドスピーカーフィルタを決定するための式が得られる。
【数９】
2013538512.tif 000011
これは、以下の式のセットが真（ｔｒｕｅ）である場合、球面調和関数の直交性によって満たされる。｛（ｐ’，ｑ’）：ｑ’＝０，１，・・・，Ｎ，ｐ’＝−ｑ’，・・・，ｑ’｝の場合、
【数１０】
2013538512.tif 000012
である。各（ｐ，ｑ）に関する（Ｎ＋１）2個の式のセットは、行列−ベクトル形態で記載することができる。
Ａ（ｆ）ｇqp（ｆ）＝ｅqp
式中、
【数１１】
2013538512.tif 000013
は、（Ｎ＋１）2長ベクトルであり、要素ｐ2＋ｑ＋ｐ＋１は１であり、他の要素は０である。その結果、（Ｎ＋１）2列が最高Ｎ次の各周波数のアンビソニック空間サウンドを生成するためのラウドスピーカー重みベクトルである行列
【数１２】
2013538512.tif 000014
は、Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正則化最小二乗法によってＡ（ｆ）により正則化された擬逆元を取ることによって決定することができる。ロバストなソリューションは、（Ｎ＋１）2個の再生可能な空間モードよりも多くのドライバＬ（Ｍ＋１）2を使用することを伴うので、行列Ａ（ｆ）はやはり長い。ソリューションは、やはり式（４）によって得られる。
【００８２】
（ｐ，ｑ）番目の３Ｄアンビソニック空間サウンドフィールドを生成するために必要とされるフィルタは、同じモード（ｐ，ｑ）に対応するＬ個のスマートラウドスピーカーの各々についての２Ｍ＋１個の音響伝達関数係数に関係するように示される。各モードについてＬ（Ｍ＋１）2個の音響伝達関数が存在する。
【００８３】
２．３  アンビソニックラウドスピーカーフィルタ
上述のように、制御ユニット１４のアンビソニックラウドスピーカーフィルタ１７は、サラウンドサウンドシステムのプレイバックモードに切り替える前の構成モード中に室内用に構成される。フィルタ１７は、たとえば、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタのようなデジタルフィルタとすることができる。アンビソニックラウドスピーカーフィルタ１７は適切なフィルタリングを適用して、図１に示したプレイバックモードで各アンビソニック入力信号チャンネルから適切な空間サウンドフィールドを構築するする。
【００８４】
システムの２Ｄ実施形態では、係数｛ｎ（ｆ）：ｎ＝−Ｎ…Ｎ｝によって表されるサウンドフィールドは、各々が２Ｍ＋１個の極応答を発生させることが可能ないくつかのスマートラウドスピーカー１２を使用して再生され、Ｍは指向性応答の次数である。この実施形態では、各構成可能なラウドスピーカーは、Ｍ＝１〜４を含み得るが、より高い動作周波数のために、たとえば、２０次またはより高い次数までの高次指向性応答が必要であることがある。図５に示すように、このアンビソニック再生を実行するには、アンビソニック係数βn（ｆ）ごとにラウドスピーカーフィルタのセットが必要である。たとえば、アンビソニックラウドスピーカーフィルタ１７は、構成可能なフィルタのセット｛Ｇｎ（ｌ，ｍ；ｆ）：ｎ＝−Ｎ・・・Ｎ，ｌ＝１・・・Ｌ，ｍ＝１・・・２Ｍ＋１｝によって空間サウンドフィールドのアンビソニック信号を処理して、各構成可能なラウドスピーカーｌの各チャンネルｍについて出力信号Ｓ（ｌ，ｍ；ｆ）を生じる。図５のスマートラウドスピーカーの数はＬ個であり、各ラウドスピーカー上の構成可能なチャンネルの数は２Ｍ＋１であり、アンビソニック係数の数は２Ｎ＋１であり（Ｎはアンビソニック再生の次数である）、中央制御ユニット１４のアンビソニックラウドスピーカーフィルタボックス１７において合計Ｌ個の（２Ｎ＋１）（２Ｍ＋１）ラウドスピーカーフィルタが必要となる。前に説明したように、フィルタは、構成モードにおいてサラウンドサウンドプロセッサ１９によって設定される。システムの３Ｄ実施形態では、サウンドフィールドは、係数｛ｎｍ（ｆ）：ｍ＝−ｎ・・・ｎ，ｎ＝０・・・Ｎ｝によって表される。これは、Ｍ次を除く２Ｄの場合に完全に相似しており、各スマートラウドスピーカーは、（ｍ＋１）2個の３Ｄ指向性応答を発生させることが可能でなければならず、アンビソニックラウドスピーカーフィルタボックス１７について必要とされる合計Ｌ（Ｎ＋１）2（ｍ＋１）2個のラウドスピーカーフィルタでなければならない。
【００８５】
単に例として、直径６０ｃｍ（３０ｃｍ）サウンドコントロール領域のディスクにおいて１ｋＨｚ（２ｋＨｚ）でサウンドを再構成するためには、少なくとも、Ｎ＝６のアンビソニック次数が必要である。この実施形態では、任意の考えられる６次２Ｄアンビソニック再生システムのための時間ラウドスピーカーフィルタの数は、Ｌ＝４〜８個の構成可能なラウドスピーカーの場合には、１５６≦Ｌ（２Ｎ＋１）（２Ｍ＋１）≦９３６、Ｍ＝１〜４であるが、高次ラウドスピーカーが採用される場合には限界値が変動することが理解されよう。再生領域のサイズをここで説明されるサイズを超えるようい増加させることが望まれる場合、より多くのラウドスピーカーフィルタが必要とされる。
【００８６】
２．４  アンビソニックコンバータ
図１および２に示した実施形態では、中央制御ユニット１４は、サラウンドサウンドシステムを用いた再生のためのマルチフォーマットサラウンド信号１６ｂを処理することが可能である。中央制御ユニット１４は、直接アンビソニック入力信号１６ａの場合のように、ラウドスピーカー１２上でのプレイバックのためにフィルタ１７によって処理するために、マルチフォーマットサラウンド信号をアンビソニック信号形式に処理するように構成されたアンビソニック変換器モジュール１８を備える。
【００８７】
１つの実施形態では、アンビソニック変換器１８は、ドルビーデジタルおよびＤＴＳデジタルサラウンドにおいて使用される標準的な５ラウドスピーカーＩＴＵジオメトリで配置されたファントムソースを発生させるために、ドルビー５．１サラウンド信号１６ｂをアンビソニック係数１８ａに変換するために使用される。代替実施形態では、アンビソニック変換器１８はまた、ステレオサウンド、またはＴＨＸサラウンドＥＸの７ラウドスピーカーレイアウトおよびラウドスピーカーロケーションが異なるＤＴＳ―ＥＳをサポートすることができる。コンバータ１８は、現在利用可能な技術を用いてサラウンドサウンドシステムを下位互換可能にする。
【００８８】
例として、これらのサラウンドサウンドフォーマットを所望のラウドスピーカーロケーションに与えられたアンビソニックフォーマットに変換する１つの可能な方法を示す。３Ｄにおける音響モノポールに関するＮ次アンビソニックで切り捨てられた点ｘ＝（ｒ，θ，φ）における音圧は
【数１３】
2013538512.tif 000015
であり、式中（ｒs，θs，φs）はモノポールソースの位置であり、ｓ（ｆ）は、送信サウンド信号である。２Ｄにおける音響モノポールに関しては、モノポールソースに関する点ｘ＝（ｒ，φ）における音圧はｙ＝（ｒs，φs）に配置され、音圧のＮ次アンビソニック再構築は、
【数１４】
2013538512.tif 000016
であり、式中、Ｈn(2)（・）は、２つ目の種類のｎ次ハンケル関数である。音響モノポールのアンビソニック係数は、したがって、プレイバックのためのオーディオ信号のスペクトルを乗算された
【数１５】
2013538512.tif 000017
（３Ｄ実施形態）、および
【数１６】
2013538512.tif 000018
（２Ｄ実施形態）となる。
サラウンドサウンドフォーマットが何であれ、アンビソニック信号は、フォーマットの標準的なラウドスピーカー位置のリスト、オーディオプレイバック信号から、フォーマット、場合によっては、必要とされるラウドスピーカー指向性パターンに応じて判断することができる。
【００８９】
３．  構成可能なラウドスピーカー設計および室内配列
３．１  ラウドスピーカーの設計
各ラウドスピーカー１２は、複数の周波数にわたる複数の構成可能な指向性応答を生成することが可能であり、２Ｄ実装形態において３６０°のビームパターンの操縦可能能力を有し得ることが好ましい。各スマートラウドスピーカー１２は、いくつかのスピーカー入力信号１３によって駆動され、各信号線は別個のラウドスピーカー指向性応答を駆動する。ラウドスピーカー１２は、各駆動信号にオンボード増幅を提供することができ、あるいは代替的に、増幅は、中央制御ユニットまたは各ラウドスピーカーと一体化されるか、または別個の構成要素として設けられているかにかかわらず、中央制御ユニットまたは他の増幅器モジュールにおいて提供され得る。
【００９０】
図６Ａおよび図６Ｂは、サラウンドサウンドシステムの一実施形態におけるラウドスピーカー１２の可能な設計を示す。図６Ａは、に２Ｍ＋１個スピーカー入力信号１３を処理して、マスターボリューム制御２６を介してＤ個のドライバ２５を供給するラウドスピーカーのブロックを示し、図６Ｂは、外向きに配向された対称的な円形配列のスマートラウドスピーカーの可能な物理的構造を示す。好ましくは、ラウドスピーカー配列は、必ずしも円形、球形、または円筒形である必要はない。正常に作動する限り、理論上は、代替ジオメトリを使用してもよい。ユニットの周波数ドメイン実施形態は、スピーカー入力信号１３を処理およびミキシングして個別指向性応答チャンネルから全体的な所望の指向性応答を発生させるビームスペース行列２７を使用することによって示される。
【００９１】
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、各スマートラウドスピーカー１２は、ビームフォーマドライバ（ラウドスピーカーエレメント）によって判断され、スピーカー入力信号１３によって構成された指向性応答を有する。この実施形態では、ビームフォーマは、ラウドスピーカービームスペース行列２７で構成されており、以下のいずれかのように実施される。
１．周波数ドメイン実装形態。Ｆ個のビームスペース行列のセットがＦ個の周波数サブバンドを介して入力信号１３上で動作する。各ビームスペース行列は、周波数サブバンド上でＤ個のドライバを対象とする２Ｍ＋１個のビームパターンを生成する。
２．時間ドメイン実装形態。時間とメインフィルタの行列が、Ｄ個のドライバのために、周波数サブバンド上で（２Ｍ＋１）×Ｆ個のビームパターンを生成する。
【００９２】
上述のように、プレイバックに適したボリュームレベルに信号を増強するために、一連のＤ増幅器２６が提供され得る。増幅された信号はそれぞれ、共有ハウジングにコロケートされたラウドスピーカー（ドライバ）に配信される。この実施形態では、ハウジングはコンパクトであり、各ラウドスピーカー１２におけるドライバ２５ジオメトリは、様々な方向にわたる指向性パターンを発生させるように選択される。２Ｄ再生について、円形ドライバジオメトリが図６Ｂに示されているが、３Ｄフィールド再生には、球形または円筒形ジオメトリがより適している。
【００９３】
ラウドスピーカー１２のためのドライバおよび入力チャンネル１３の数は、サラウンドサウンドシステムプレイバック要件に応じて変動し得る。サラウンドサウンドシステムが室内反射を活用するためには、各構成可能なラウドスピーカーは一般に、少なくともＭ＝１次指向性パターン、好ましくは最高で４次指向性パターンを生成することが可能であることが必要とされる。
【００９４】
ラウドスピーカー１２は、少数Ｄのドライバを使用して最高Ｍ次の指向性応答を生成する（２Ｄでは、Ｄ≧２Ｍ＋１、３Ｄでは、Ｄ≧（Ｍ＋１）2）。スマートラウドスピーカーの２Ｄ実装形態は、（ｉ）２Ｍ＋１位相モード指向性応答｛ｅimφ：ｍ＝−Ｍ，・・・，Ｍ｝を構築することと、（ｉｉ）オムニ指向性応答、ならびにｍ＝１，２，・・・，Ｍについての指向性応答ｃｏｓ（ｍφ）およびｓｉｎ（ｍφ）のいずれかを構築することとを含み得る。３Ｄ実装形態の場合、スマートラウドスピーカーは、オムニ指向性応答、ならびに球面調和関数の実数部｛Ｒｅ［Ｙnm（θ，φ）］：ｍ＝０・・・ｎ，ｎ＝１・・・Ｍ｝および虚数部｛Ｉｍ［Ｙnm（θ，φ）］：ｍ＝１・・・ｎ，ｎ＝１・・・Ｍ｝を構築し得る。ラウドスピーカービームスペース行列２７と構成可能なラウドスピーカーユニット１２のハウジング内のドライバの幾何学的配列とは、広範囲の周波数上でそのような指向性応答を生成するように選択される。これらの設計態様について、さらに以下に説明する。
【００９５】
次に、ラウドスピーカー１２内のドライバの物理的レイアウトについて説明する。周波数ｆにおけるラウドスピーカーｌの遠方界指向性パターン（Ｄl（φ｜ｆ）は、位相モード展開として記載することができる。
【数１７】
2013538512.tif 000019
式中、（αn（φ｜ｆ）はｎ次位相モードのための重み付け係数である。各指向性ラウドスピーカーは、Ｄ個のモノポールドライバを半径ｒの均一な円形アレイに構成することによって実現される。最高Ｎ次ラウドスピーカー応答が取得可能であることを保証するためには、以下のように、ｒおよびＤを選択している各モノポールアレイを設計する［１６］。
・最高Ｍ次の必要な数の空間モードを励起するためにｒ＝Ｍ／ｋを選ぶ。
・適当な数の自由度がラウドスピーカー応答を生成するために利用可能であることを保証するためにＤ≧２Ｍ＋１を選ぶ。この方式は、サラウンドサウンドシステムの動作周波数の最低周波数に対応して、周波数ｆにおける空間エイリアシングを回避するために、モノポールがλ／２以下だけ離間していることを保証する。アレイ設計は、円筒形のラウドスピーカーボックス内にＤ個のドライバを格納することによって構築され得る。次いで、ドライバ重みは、サウンドフィールド再生問題に適するように正則化最小二乗法に従って選ばれる。一般に、サラウンドサウンドシステムのオーディオ動作周波数範囲は、好ましくは１２ｋＨｚ〜６０Ｈｚ、より好ましくは２０ｋＨｚ〜３０Ｈｚの範囲内である。
【００９６】
上述のように、各ラウドスピーカー１２のビームフォーマモジュールは、ビームスペース行列の形態とすることができる。各ラウドスピーカーは、Ｄ個のドライバを使用して、最高Ｍ次まで２Ｍ＋１個の指向性応答（２Ｄ実装形態）または（Ｍ＋１）2個の応答（３Ｄ実装形態）を発生させるように設計される。例として、以下に、ラウドスピーカー設計の１つの実施形態における自由空間中の音響モノポールドライバのための設計を示す。代替的な２Ｄ実施形態では、ドライバは、硬い円筒形または球形の赤道線上に装着される。周波数ｆにおける指向性ラウドスピーカーの各モノポールｄはラウドスピーカー重みｂmd（ｆ）によって励起されると仮定し、ここで、ｍ＝−Ｍ，・・・，Ｍであり、ｄ＝１，２，・・・，Ｄである。遠方界におけるｎ次位相モードを構築するようにラウドスピーカー重みを選ぶためには、連続する角度範囲φ∈［０，２π］にわたって指向性パターンｅimφに一致することが必要である。
【数１８】
2013538512.tif 000020
式中、∂d＝［ｃｏｓ∂d，ｓｉｎ∂d］Tであり、θmはモノポールｍの配向角度であり、ψ＝［ｃｏｓφ，ｓｉｎφ］Tである。ｍ次位相モードを構築するためのＤ要素アレイに関するラウドスピーカーベクトルがｂｍ＝［ｂml，ｂm2，・・・，ｂmD］Tである場合、ｂmは、Ｑ個の角度における指向性パターン｛φ1，φ2，・・・，φQ｝を一致させることによって設計され、
Ｅｂm＝ｐm
式中、
【数１９】
2013538512.tif 000021
は位相モードＰのベクトルであり、
【数２０】
2013538512.tif 000022
は、各方向∂m＝［ｃｏｓ∂m，ｓｉｎ∂m］T，φq＝［ｃｏｓφq，ｓｉｎφq］Tへのビームステアリングベクトルの行列であり、φq＝２π（ｑ−１）／Ｑを選ぶ。最小２乗解
Ｂ＝Ｅ+Ｐ
によって求められる位相モード重みＢ＝［ｂ―N，ｂ―N+1，・・・，ｂN］Tを規定する。式中、Ｐ＝［ｐ―M，・・・，ｐN］およびＥ+＝（ＥHＥ）-1ＥHは、Ｅの擬逆元である。各ラウドスピーカーに関する行列Ｂは、２Ｍ＋１個の位相モード重みをＤ個のドライバ重みに変換する。
【００９７】
ラウドスピーカーのチャンネルのための好適な指向性応答はオムニ指向性パターンであり、（ｍが最高Ｍ次の場合）ｃｏｓｍθパターンおよびｓｉｎｍθパターンが好ましい。ただし、（ｍ＝−Ｍ〜Ｍの場合）位相モード応答ｅimθが許容可能である。
【００９８】
３．２  室内におけるラウドスピーカーの物理的配列
図７Ａ〜図７Ｃは、密閉された長方形の室内５におけるラウドスピーカー１２の様々な可能な例示的な平面図構成を示しており、寸法に関しては、壁からラウドスピーカーまでの距離はｌwall、ラウドスピーカー同士の距離はｌspkr、サウンドコントロール領域の中心からラウドスピーカーまでの距離はｌcontrolである。ラウドスピーカーが適切に離間し、サウンドコントロール領域をほぼ取り囲んでいる例示的な４ラウドスピーカージオメトリのおよび５ラウドスピーカージオメトリが示されている。幾何学的配列は、部屋の形状および構成と、サラウンドサウンドシステム中に設けられたラウドスピーカー１２の数と、サウンドコントロール領域１１の位置および配向とに応じて変動し得る。一般に、ロバストな方法で空間音響効果を生成するために適切であるという条件で、室内におけるスマートラウドスピーカーアレイの幾何学的配列を変動させることができる。一般に、物理的レイアウトは、サウンドコントロール領域１１の周りの室内のいくつかの位置に配置された、いくつかのラウドスピーカー１２で構成される。ロバストに空間サウンドの感覚を生成するためには、サウンドコントロール領域を取り囲むようにスマートラウドスピーカー１２を配置する必要がある。
【００９９】
典型的には、サラウンドサウンドシステムは、Ｌ＝４〜８個の構成可能なラウドスピーカー１２を用いて機能するが、ラウドスピーカーを追加すると、ある特定の環境においてシステムの性能が増大し得る。
【０１００】
好ましい実施形態で、室内５は、均等に分割されるか、またはサウンドコントロール領域の中心にある起点６を中心として放射状に、ラウドスピーカーロケーション領域Ｌ1，Ｌ2，・・・ＬLへとセグメント化される（Ｌ＝サラウンドサウンドシステムにおけるラウドスピーカーの数）。ラウドスピーカーは、ラウドスピーカーロケーション領域ごとに１つのラウドスピーカーが存在するように、それぞれのラウドスピーカーロケーション領域内の任意のロケーションに配置される。各ラウドスピーカーロケーション領域は、サウンドコントロール領域の起点から外向きに延びる点線の半径境界線Ｂ1，Ｂ2，・・・ＢLの対の間に延在するように規定される。半径境界線の各対の間の角距離θBは等しく、３６０°／Ｌに対応し、Ｌはラウドスピーカーの数である。これらの好ましい実施形態では、さらに、ラウドスピーカーは、各々から最小距離だけ離間し（ｌspkr）、壁に隣接し（ｌwall）、サウンドコントロール領域の外周に（ｌcontrolに）配置され、これについてはさらに以下で説明する。
【０１０１】
図７Ａでは、コーナー様のアレイ構成は、４個のラウドスピーカー１２ａ〜１２ｄを備えている。図示のように、各ラウドスピーカー１２ａ〜１２ｄは、それぞれのラウドスピーカーロケーション領域Ｌ1〜Ｌ4中に配置される。図示のように、ラウドスピーカーロケーション領域を規定している点線境界線Ｂ1〜Ｂ4は、θB＝９０°だけ均等に離間している。この構成は、聴取者１５の前に左側ラウドスピーカー１２ａと右側ラウドスピーカー１２ｂとを備え、聴取者の後ろに２つの左側ラウドスピーカー１２ｃと右側ラウドスピーカー１２ｄとを備える。図示される構成の可能な変更形態では、ラウドスピーカー１２ａ〜１２ｄの各々は、厳密なコーナーアレイで室内のそれぞれのコーナーの方により近付けて配置することができる。
【０１０２】
図７Ｂには、４個のラウドスピーカー１２ａ〜１２ｄのダイヤモンド様のアレイ構成が示されている。この構成は、前方中央のラウドスピーカー１２ａと後方中央のラウドスピーカー１２ｂとを備え、また、左側ラウドスピーカー１２ｃと右側１２ｄのラウドスピーカーが聴取者１５の両側にある。ラウドスピーカーロケーション領域Ｌ1〜Ｌ4は、境界線Ｂ1〜Ｂ4が約４５°回転していることをのぞいて、図７Ａに示されているものと同様である。
【０１０３】
図７Ｃには、より多くの従来のドルビーサラウンド様構成の形態で５つのラウドスピーカー１２ａ〜１２ｅのアレイ構成が示されている。５つのラウドスピーカーの場合、ラウドスピーカーロケーション領域Ｌ１〜Ｌ５は、角距離θB＝７２°だけ等間隔に離間している５つの境界線Ｂ１〜Ｂ５によって規定されている。この構成は、前方中央１２ａ、前方左側１２ｂ、前方右側１２ｃ、後方左側１２ｄ、および後方右側１２ｅのロケーションにラウドスピーカーを提供する。
【０１０４】
図７Ａから図７Ｃに示すように、ラウドスピーカーは、それらのそれぞれのラウドスピーカーロケーション領域内に様々なロケーションおよび構成で配置可能であり、ラウドスピーカーの構成は、必ずしも対称的である必要はない。必要に応じて、前方、後方および／または両側のラウドスピーカーの数を増加させることができることが理解されよう。図示のように、各ラウドスピーカー１２は、各構成におけるサウンドコントロール領域１１の外側に配置され、サウンド反射のために任意の残響を活用するために、室内５の壁および／またはコーナーに配置する、または置くことができる。
【０１０５】
特定のラウドスピーカーアレイ構成の適合性のための１つのメトリックは、イメージソースが配置される方向の範囲である。例として、図８Ａ〜図８Ｃに、図７Ａ〜図７Ｃのそれぞれの構成に関する１次イメージソースおよび２次イメージソースを示す。図８Ａおよび８Ｂの４スピーカー構成に関する方向の範囲を比較すると、多様な範囲の方向を取得することが、使用された特定のラウドスピーカージオメトリとはあまり関係がないことが分かる。ただし、図８Ｃは、ラウドスピーカーの数を５つまで増加させると、４スピーカー構成に関してより多数の方向のファントムソースを生成し、したがって、より高い性能が実現できることを示す。より高い性能とは、（ｉ）よりアキュレートに制御領域中に空間サウンドフィールドを生成すること、または（ｉｉ）制御することができるサウンドフィールドのサイズを増大させることのいずれかを意味する。
【０１０６】
統計的室内音響学は、残響サウンドフィールドが拡散としてモデル化される場合、異なるラウドスピーカーロケーションにおける音響伝達関数は無相関で有り、したがって互いに十分に異なる旨を規定することになり、最も少なく半波長λ／２離間させてラウドスピーカーを配置しなければならない。ただし、低い周波数では、サラウンドシステムは、個々の室内モードを制御する傾向がある。室内音響学の統計的記述とモード記述との間の境界は、
【数２１】
2013538512.tif 000023
で得られるシュローダー周波数によって求められる。式中、Ｔ60は標準室内残響時間であり、Ｖは室内ボリュームである。シュローダー周波数を下回ると、音響伝達関数は完全に相関するようになる。したがって、ｌspkr＝λS／２およびｌwall＝λS／４は、ラウドスピーカー音響伝達関数が無相関であり、したがって、十分に異なるように可能な限り低い周波数まで下げられることを保証するように、λS＝ｓv／ｆSを使用して選ばれる。例として、５００ミリ秒の典型的な室内残響時間の寸法５ｍ×４ｍ×２．５ｍのリビングルームでは、シュローダー周波数は、２００Ｈｚである。上記の基準を使用する、ラウドスピーカーは、少なくともｌspkr＝８６ｃｍ離間し、壁からｌwall＝４３ｃｍ離れているべきである。
【０１０７】
サウンドコントロール領域ｌcontrolの中心からラウドスピーカーの合理的な距離は、直接音が残響反射のサウンドと比較して大きいことを保証するのを補助するために必要である。この条件は、サラウンドサウンドのために反射を活用することがロバストであることを保証するのを補助する。実際の距離は、ラウドスピーカー次数Ｍに関係するアレイの指向性と、より少ない度合いで壁反射の強度の両方に左右される。ｌcontrolを選ぶための考慮事項について以下に詳述する。
【０１０８】
他の実施形態では、ラウドスピーカーの幾何学的配列は、５つのラウドスピーカーが採用されている場合、サウンドコントロール領域の聴取者の前方０°にあるセンタースピーカーと、＋／−２２．５〜３０°に配置された前方左側および右側サラウンドスピーカーと、＋／−９０〜１１０°に配置された後方左側および右側サラウンドスピーカーとを備えるＩＴＵ−Ｒ  ＢＳ  ７７５  ５．１ドルビーサラウンドジオメトリに対応することができる。さらに、７つのラウドスピーカーが採用される場合には、ドルビーサラウンド７．１ジオメトリを採用することができる。
【０１０９】
３．３  ラウドスピーカーの数およびラウドスピーカー次数
ラウドスピーカーの数Ｌと指向性ラウドスピーカーの次数Ｍとに関する要件は、サウンドコントロール領域Ｒの半径と音響周波数ｆとの関数であり、経験則から近似的に判断することができる。
【数２２】
2013538512.tif 000024
ＲとｆとＬとの関数として指向性ラウドスピーカーの次数Ｍを判断するために、この式を並べ替えて、
【数２３】
2013538512.tif 000025
を得ることができ、式中、［ｘ］はｘの整数の天井関数である。
【０１１０】
周波数をもつ一定のサイズの制御領域を生成するために、指向性ラウドスピーカーの次数は、所定の周波数しきい値において徐々に段階的に上がらなければならない。例として、半径Ｒ＝０．２ｍのサウンドコントロール領域について、ラウドスピーカー１２の数の典型的な選択に関する周波数しきい値を表１に示す。表１を見ると、ラウドスピーカー１２の数を増加させることによって、ラウドスピーカーの次数に関する要件を下げることができることが分かる。
【表１】
2013538512.tif 000026
表１：０．２ｍの半径Ｒの円形領域における２Ｄ再生のための様々な数のラウドスピーカーＬに関する、より高い次数Ｍのラウドスピーカー指向性パターンにさせるためのしきい値周波数（Ｈｚ）。
【０１１１】
好ましい実施形態において、サラウンドサウンドシステムの制御ユニットは、入力空間オーディオ信号によって表される空間サウンドフィールドの周波数が増加するにつれて、ラウドスピーカーの全体指向性応答の指向性パターンの次数を自動的に段階的に上げるように構成され、それにより、サウンドコントロール領域のサイズが実質的に一定に維持される。上記の例によって示すように、制御ユニットは、好ましくは、ラウドスピーカーの数とサウンドコントロール領域の所望のサイズとに基づいてあらかじめ決定され、計算される所定の周波数しきい値において指向性パターンの次数を段階的に上げるように構成される。
【０１１２】
３．４  好ましいサウンドコントロール領域サイズ
サウンドコントロール領域の直径２Ｒは、聴取者の頭部のサイズよりも小さくすることはできず、好ましくは、頭部および両肩を含む。平均的には、人間頭部の直径は、０．１７５ｍであることが許容される。高い周波数でサウンド再生を実行するために必要なドライバの数に対する重要な要件に起因して、サウンドコントロール領域直径は一般に、ほとんどの商用アプリケーションにおいて１ｍよりも大きくはならないが、諒解されるようにより大きい制御領域を提供することができる。
【０１１３】
３．５  好ましい室内条件
サラウンドサウンドシステムの好ましい室内条件は、壁反射の強度と、ラウドスピーカー１２からサウンドコントロール領域までの直接伝搬の経路および反射伝搬経路の相対長さとの関数である。反射を活用するためには、より長い伝搬距離と各壁反射によって吸収されたエネルギーに起因して、壁に向かって方向づけられたサウンドは、直接音伝搬に必要なレベルを上回るようにラウドスピーカー１２によってブーストされなければならない。
【０１１４】
しかしながら、壁反射に向かって方向づけられたサウンドの強いブースティングは不適切であり、したがって、ブースティングは、サウンドコントロール領域［５］の外側の平均的なサウンドエネルギーレベルを増加させる。これらのサウンドレベルは、外側に立っている聴取者には不快なサウンドとして知覚されることがある。外部サウンドレベルは、チーホノフ正則化パラメータを適切に選ぶことによって、許容できるレベルまで低減することができる。したがって、良好なシステムパフォーマンスのために、室内条件は、外側のサウンドエネルギーレベルを、サウンドコントロール領域内よりも著しく大きくする必要がないことを保証することが可能でなければならない。
【０１１５】
例として、サウンドエネルギー吸収係数αの同等の反射壁を備える室内ついて考える。ｌcontrolをサウンドコントロール領域からのラウドスピーカーの距離として定義し、ｌmfp＝４Ｖ／Ｓを平均自由経路（Ｖは室内ボリュームであり、Ｓは総室内表面積である）として定義する。ｎ次反射の場合、制御領域への伝搬距離は、ｎ  ｌmfpである。２Ｄ線ソースの場合、ラウドスピーカーエネルギーは、伝搬距離損失に起因して直接音フィールドエネルギーの１０ｌｏｇ10（ｌcontrol／ｎ  ｌmfp）まで減衰し、壁エネルギー吸収に起因して１０ｎ  ｌｏｇ10（１α）まで減衰する。したがって、このレベルの減衰を相殺するために、ラウドスピーカーによって反射をブーストしなければならない。
【数２４】
2013538512.tif 000027
この式は、鏡面反射のみを仮定しており、小さいと仮定される空気吸収損失は含まれない壁が５０％吸音をする５ｍ×４ｍ×２．５ｍ室内において、ラウドスピーカーが、１次反射、２次反射３次反射を活用するために、サウンドコントロール領域からｌcontrol＝１ｍ離れている（それにより、ｌmfp＝２．４ｍ）の場合、これらの反射は、それぞれ６．７ｄＢ、１３ｄＢおよび１８ｄＢだけブーストされなければならず、減衰のより有意な要因は、サウンドコントロール領域からの高次反射のより大きい距離である。制御ユニットは、壁減衰を考慮するために反射サウンドに関する信号をブーストまたは増幅させるように構成される。垂直線アレイまたは静電ラウドスピーカーを使用して近似線ソースを構築することができることを留意されたい。３Ｄソースについて同様の分析を適用することができ、距離ｌに対する伝搬損失の依存性は、代わりに２０ｌｏｇ10  ｌに比例する。
【０１１６】
一般に、システムは、高次反射が過剰なブースティングを必要としないことを保証するために、壁エネルギー吸収係数が７５％以下、好ましくは５０％未満の室内において１次反射、２次反射および３次反射を活用するのが好ましい。距離および壁反射減衰の側面に起因して、サラウンドサウンドシステムは一般に、３次以上の反射を活用するようには構成されない。
【０１１７】
直接音と高次反射との伝搬経路の長さの差に起因して、ラウドスピーカーは、一般にサウンドコントロール領域の中心から少なくともｌcontrol＝１ｍ、好ましくは１．５ｍ以上離間したでなければならない。
【０１１８】
４．  適用例
サラウンドサウンドシステムの実施形態は、以下の適用例を有し得る。
・改善されたホームシアターサラウンドサウンド、
・たとえば高次アンビソニックフィールドの形態の家庭における高品質サラウンドサウンド、および
・多数の高指向性ラウドスピーカーを備えるハイエンドホログラフィックサウンドシステムは、オーディトリアムにおいて使用するのに適している。
【０１１９】
本システムは、サラウンドサウンドを実行する際に残響反射を活用するために複数の構成可能な指向性ラウドスピーカーの使用を採用するサラウンドサウンドシステムによってこれらの利益を提供する。本システムは、ラウドスピーカーのスパースアレイジオメトリを採用し、ラウドスピーカーは、残響反射を活用するために部屋の縁部またはコーナーの近くに配置される。本システムでは、従来の高次アンビソニクスシステムが必要とするよりも少ない数のラウドスピーカーが採用される。さらに、サラウンドサウンドシステムは、空間サウンドインプレッションを作成するためだけでなく、ラウドスピーカーを使用して、システムが残響補償を用いてサウンドフィールド再生を実行するときに他のサウンド反射によって生じる不要な残響のうちの少なくとも一部をキャンセルするためにも、すべてのラウドスピーカーをある程度まで利用して壁反射から発生したサウンドのインプレッションを生成する。
【０１２０】
５．  実験例１
サラウンドサウンドシステムの第１の実験例について例として説明するが、これに限定するものではない。図面中の同様の参照番号は同じまたは同様の構成要素を指す。サラウンドサウンドシステムのこの実験例では、少数の指向制御ラウドスピーカーを使用すると、残響空間中で正確にサウンドフィールドを再生することができることが分かる。サラウンドサウンドの目的は、制御領域内でサウンドフィールドを再生することである。指向性ラウドスピーカーのセットから発した波による強め合う干渉と弱め合う干渉とを使用すると、サウンドフィールド再生を使用して、御領域中に任意のサウンドフィールドを生成することができる。
【０１２１】
サラウンドサウンドにおける共通の目的は、聴取者の周りに１つまたは複数のファントムソースを配置することである。任意の意図された配向でファントムソースを配置するために、空間エイリアシングを回避する十分な数で、聴取者の周りに均一に適切なラウドスピーカーを分散させることが理想的である。１つのそのようなジオメトリは、均一円形アレイ（ＵＣＡ）である。２Ｄにおけるエイリアシング要件を満たすためには、少なくとも２ｋＲ＋１個のラウドスピーカーが必要である［１９］。しかしながら、このラウドスピーカージオメトリと多数のラウドスピーカーの両方の側面は、低ＳＡＦ（ｓｐｏｕｓｅ−ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ−ｆａｃｔｏｒ）を担持する空間中に大量の物理的スペースを必要とするので、いずれも実用的でない。
【０１２２】
本発明のサラウンドサウンドシステムは、室内残響を活用するラウドスピーカー構成を使用することによって、ラウドスピーカーの数および構成に関する重要な要件を低減する。
【０１２３】
図９を参照すると、この実験例では、ホームシアターのサラウンドサウンドの適用を向上させるために残響反射を活用することができることが分かる。多数の要素のＵＣＡを用いて聴取エリアを取り囲むのではなく、室内５のコーナーの近くに配置されたステアリング可能な指向性ラウドスピーカー１２のスパースセット（本明細書では「コーナーアレイ」）を使用することができる。この構成は、ファントムソースまたはソース６を生成するための多数の仮想ラウドスピーカーロケーションを生じるために残響を発生させる典型的な室内おいて壁反射を活用するように動作する。図９は、１次反射からの仮想音源６の生成を示す。図１０は、単に例として、直接ソース（３０）と１次反射（３２）と２次反射（３４）とを利用することによって入手可能ないくつかの可能な仮想音源方向を示す。
【０１２４】
図９に示されているコーナーアレイの性能を精査することによって、ＵＣＡの再生精度およびロバストネスと匹敵し得る再生精度およびロバストネスをサラウンドサウンドシステムが有することが分かる。各々が構成可能な指向性パターンをもつ４個のラウドスピーカー１２のアレイが実験で使用される。システムパラメータの摂動に対するロバストネスを定量化するための精度および測度を示すために、再生サウンドフィールドにおける平均２乗誤差を用いて性能が定量化される。
【０１２５】
この実験例では、少数のＬ個のステアリング可能な指向性ラウドスピーカー１２を用いて、一定ボリュームの空間にわたってサウンドフィールドを再生することについて考察する。各構成可能な指向性ラウドスピーカーは、２Ｄモノポール要素の等しいアレイを使用して実現され、それにより、イメージソース方法を使用して残響を容易にシミュレートすることができる［１３］。ここで、ラウドスピーカーは、最高でおよそＭ＝３次の指向性応答を合成する。この実験では、垂直線ソースを使用した室内における２Ｄ再生にのみ注目する。ステアリング可能なラウドスピーカー手法の目的は、反射壁で跳ね返るビームを生成することによって追加のファントムイメージ方向を発生させることである。残響サウンドフィールドの定量的特徴は、鏡面反射の場合にはイメージソース方法によって正確にモデル化される。鏡面反射を活用することによって、残響環境における性能を改善することができる。
【０１２６】
最初に、サウンドフィールド再生に対する圧力マッチング手法について概説する。次いで、指向性ラウドスピーカーをモデル化するための手法について説明する。
【０１２７】
５．１  圧力マッチング
圧力マッチング手法では、サウンドコントロール領域内の有限数の点で圧力をマッチさせることによって、所望のサウンドフィールドを再生する。これらの点をマッチングポイントと称する。制御領域は、半径Ｒの円形２Ｄ領域である。Ｄ  ２−Ｄ個のモノポール要素のＬ個の指向性ラウドスピーカーを使用して制御領域上で所望の圧力フィールドＰs（ｘ；ｆ）を再生するためには、サウンドコントロール領域中のあらゆる点ｘにおいて、以下の式を満たす必要がある。
【数２５】
2013538512.tif 000028
式中、Ｈ（ｘ｜ｙid，ｆ）は、ｙidにおけるモノポールドライバと点ｘとの間の音響伝達関数である。圧力マッチングは、制御領域内に配置されたＱ’個のマッチングポイントの高密度グリッド上で実行される。満たされることが必要な式のセットは、行列−ベクトル形態へと操作することができる。
Ｈｇ＝ｐd
ただし、［Ｈ］q(Dl+d)＝Ｈ（ｘq｜ｙid，ｆ）は音響伝達関数の行列であり、［ｇ］ql+d＝Ｇld（ｆ）は、ラウドスピーカー重みのベクトルであり、［ｐd］q＝Ｐd（ｘq｜ｆ）は、マッチングポイントにおける所望の圧力のベクトルである。ロバストに小さい平均２乗誤差を達成すること必要なラウドスピーカー重みｇは、正則化された最小２乗解によって計算されることができる。
ｇ＝［ＨHＨ＋λＩ］-1ＨHｐd          （６）
式中、λはチーホノフ正則化パラメータ。ここで再生される所望の圧力フィールドのクラスは、２Ｄファントムモノポールソースである。
【数２６】
2013538512.tif 000029
式中、Ｒsはファントムソース半径であり、ψs＝［ｃｏｓφs，ｓｉｎφs］T，φsはファントムソースの配向角度であり、ｐ0は圧力増幅定数である。
【０１２８】
半径Ｒの円形２Ｄ領域にわたる正確なサウンドフィールド再生の場合、波数ｋ［１５］において必要とされるモノポールの数は以下の通りである。
Ｌ’＝２ｋＲ＋１          （７）
この数は、制御領域内でアクティブな空間モードの数に対応する。
【０１２９】
５．２  指向性ラウドスピーカー設計
指向性ラウドスピーカーは、Ｍ次指向性パターンを用いてモデル化することができる。周波数ｆにおける遠方界指向性パターンＤl（φ｜ｆ）は、位相モード展開として記載することができる。
【数２７】
2013538512.tif 000030
式中、αml（ｆ）はｍ次位相モードのための重み付け係数である。各指向性ラウドスピーカーは、数Ｄのモノポールドライバを半径ｒの均一円形アレイに配列することによって実現される。最高Ｍ次のラウドスピーカー応答を確実に取得可能にするために、上述したように、ｒ＝Ｍ／ｋおよびＤ≧２Ｍ＋１を選ぶ各モノポールアレイを設計する。ここで、指向性ラウドスピーカーが２次指向性応答を達成するように設計されることを保証する。次いで、サウンドフィールド再生問題に適合するように、正則化された最小二乗法にしたがってモノポール重みを選ぶ。
【０１３０】
上記の圧力マッチング設計から生じる各構成可能な指向性ラウドスピーカーｌの近距離場指向性パターンＤl（φ｜ｆ）は、
【数２８】
2013538512.tif 000031
であり、式中、ρはラウドスピーカーの均一円形アレイの中心から距離であり、φはｘ軸となされる角度であり、ψ＝［ｃｏｓφ，ｓｉｎφ］T，ψｄ＝［ｃｏｓφd，ｓｉｎφd］Tは各ラウドスピーカーｍの配向温度である。
【０１３１】
５．３  均一円形アレイを用いた圧力マッチング
この実験おいて比較するために、均一円形アレイに配列されたＬ’＝ＬＤ音響モノポールを備えるサウンドフィールドも再生する。サウンドコントロール領域内のＱ’点上で圧力をマッチングすると、ラウドスピーカー重みは、式（６）の正則化された最小２乗解によって再び取得され、代わりに、［Ｈ］ml＝Ｈ（ｘ｜ｙl，ｆ）はこのとき、
ＵＣＡ中のｙlに配置されたモノポールと点ｓにおけるポイントセンサーとの間の音響伝達関数である。
【０１３２】
５．４  ロバストな設計について
サラウンドサウンドシステムのロバストネスに寄与する態様について簡単に説明する。ロバストネスを定量化する方法はラウドスピーカー重みエネルギー｜｜ｇ｜｜2によるものである。白色雑音利得［１７、６９ページ］は、ソース信号中の空間的に相関関係がない雑音を抑制するためにラウドスピーカーアレイの能力を定量化する。音響伝達関数およびラウドスピーカー位置誤差の振幅および位相におけるものなどの大部分の誤差は、ほとんど相関関係がなく、空間的に白色雑音と同様の方法で信号処理に影響を及ぼす［１８］。ラウドスピーカー重みエネルギーは白色雑音利得に反比例するので、そのような誤差に対する反応の相対尺度を提供する。
【０１３３】
特異値分解（ＳＶＤ）の力を借りてロバストネスに影響を及ぼしているファクタを検査する。Ｌ’≦Ｍの場合、音響伝達関数行列ＨのＳＶＤは、以下のように記載することができる。
【数２９】
2013538512.tif 000032
式中、ｕnはＨによって再構築可能なサウンドフィールドの正規直交出力ベクトルであり、ｖnはラウドスピーカー重みの正規直交入力ベクトルであり、σnは各ラウドスピーカー重みｖｎによって生成されたサウンドフィールドの強度を記述する行列Ｈの特異値である。特異値はσ1＞σ2＞・・・＞σL'と順序付けられる。式（６）にＨのＳＶＤを代入した後、ラウドスピーカー重みは以下のように表すことができる。
【数３０】
2013538512.tif 000033
式中、ｃn＝ｕnHｐdはＨによって再構築可能なサウンドフィールドのサブスペース上のｐdの突出である。
【０１３４】
ロバストネスを改善する簡単な方法は、チーホノフ正則化パラメータλを増加させることである。ラウドスピーカー重みエネルギーは、以下のように表すことができ、λに反比例する。
【数３１】
2013538512.tif 000034
最小特異値を備えるサウンドフィールドｇ＝ｕL'としてベクトルを選んだ場合には最大となり、ラウドスピーカー重みエネルギーは、σL'2（σL'2＋λ）2に等しい。しかしながら、λを増大させると、性能を犠牲にして、ラウドスピーカー重みエネルギーのサイズが低減する。
【０１３５】
対照的に、所望のサウンドフィールドｐdが、大きい特異値σnを有する再構築可能なサウンドフィールドｕn上にだけ突出するように音響環境のジオメトリを操作することは、ロバストネスも改善する。ロバストネスは、以下によって改善することができる。
・音響伝達関数行列の主成分をサウンドフィールドの所望のセットに強く結合するラウドスピーカーアレイジオメトリを選ぶこと。これを行うための１つの方法は、所望のファントムソースと一直線にラウドスピーカーを配置することである。
・同じ目的を達成するために音響サウンド環境を変更すること。１つの方法は、所望のファントムソースと一直線のイメージソースを生成するために残響を導入することである。
【０１３６】
図１０において矢印３２および３４によって示されるように、１次反射および２次反射は最初に、ファントムが配置され得る方向の範囲を大幅に増加させる。これらの反射を活用することによって性能を改善するための良好な作用域が分かる。
【０１３７】
指向性ラウドスピーカーのアレイの場合、ラウドスピーカー重みエネルギーは、Ｄモノポールドライバを用いて指向性パターンを容易に実現することに役立つ構成要素を含む。したがって、この手段は、モノポールの数およびジオメトリが設計周波数について正しく選ばれている場合に、適切に設計された指向性ラウドスピーカーに依拠する。
【０１３８】
５．５  結果および考察
この実験では、５００Ｈｚにおける各構成可能なラウドスピーカーシュミレーション性能においてＬ＝４個のスマートラウドスピーカーと８個のドライバとを備えるサラウンドサウンドシステムの典型的な性能について実証する。図９に示すように、室内５にラウドスピーカー１２をコーナーアレイで構成した。
【０１３９】
異なる残響条件（ケース）の下で、６．４×５ｍ室内における均一円形アレイ（ＵＣＡ）を用いたコーナーアレイの性能を比較した。
１．無響室
２．反射係数γ＝０．９のみでる単一の（北）壁
３．すべての壁反射係数がγ＝０．９に設定される
４．係数γ＝［０．４，０．８，０．２，０．６］である同じ部屋
【０１４０】
比較するアレイジオメトリを次のようにまとめる。
・各々が半径ｒ＝０．２ｍの均一円形アレイに配列されたＤ＝８個ドライバ（モノポールソース）から構成される構成可能なＬ＝４個スマートラウドスピーカーからなるコーナーアレイ。正確な２次ラウドスピーカー応答をロバストに発生させる（かつ、最高３．５次の指向性パターンの生成を可能にする）ことができる。室内のコーナーに両側壁から１．５ｍでスマートラウドスピーカーの各々を配置した。
・サウンドコントロール領域の中心からＲｓ＝２ｍで、ＬＤ＝３２個のドライバからなる均一円形アレイ（ＵＣＡ）を均一円形アレイに配列した。
【０１４１】
室内５の中心にＲ＝０．５ｍの半径でサウンドコントロール領域１１を配置した。低次残響反射から得ることができる方向の範囲を増大させるために、壁から離間してコーナーアレイのラウドスピーカーを配置した。
【０１４２】
イメージソース方法［１３］の２Ｄ実装形態を使用して室内残響をシミュレートした。音響伝達関数は、
【数３２】
2013538512.tif 000035
を使用し得て計算した。式中、ζiはｉ番目のイメージソースのための累積反射係数を示し、ｙl(i)はＴ30残響時間に対するインパルス応答を打ち切るモノポールｌのｉ番目のイメージソースの位置を示す。T30残響時間は、残響室３については５３０ミリ秒であり、残響室４については１００ミリ秒である。制御領域の中心から２ｍに２Ｄモノポールファントムソースを生成するために、チーホノフ正則化パラメータλ＝０．１を用いた正則化圧力マッチングを使用してサウンドフィールド再生を実行した。ルームジオメトリの対称性に起因して、９０°角度範囲にわたってファントムソース角度をパンするには十分であった。
【０１４３】
残響室３のケースにおいて、コーナーアレイの性能を３２個のラウドスピーカーのＵＣＡの性能と比較する。制御領域半径が０．５ｍの場合、１１のだけは、５００Ｈｚで（７）によって必要とされるモノポールは１１個だけであり、したがって、再生を実行するためにさらに多くの自由度が追加される。ナイキストサンプリング要件を上回るラウドスピーカーを追加することによりロバストネスが向上するので、これらの自由度は無駄にならなかった。
【０１４４】
図１１Ａおよび図１１Ｂに、２ｍにある仮想ソースについてのパン角度の関数として、コーナーアレイとＵＣＡとの性能比較が示される。図１１ＡにはＭＳＥが示されており、図１１Ｂにはラウドスピーカー重みエネルギーが示されている。ラウドスピーカーへの方向と、１次および２次イメージソースとをマークして示す。これらのプロットにより、１つまたはより多くの壁反射が無響室内状態よりも振幅が最高で２次高いコーナーアレイの再生性能が向上することがはっきりと分かる。直接音方向４０と最も強い反射４２とは垂直な線でマークされている。
【０１４５】
いくつかの音響環境におけるコーナーアレイのＭＳＥ再生性能を図１１Ａに示し、室内に１つまたは複数の反射壁を追加する効果について検討する。無響環境では、指向性ラウドスピーカーから離れるように角度をパンするときには、曲線４４によって示すように、コーナーアレイは十分に機能しない。しかしながら、１つまたは複数の強い反射は、コーナーアレイ構成のサウンドフィールド再生性能を向上させ、振幅が最高で２次高くなる。コーナーアレイは有利にも均一円形アレイに匹敵する。いずれの構成も、サウンドが北壁または東壁のいずれかから伝搬している場合を除いて、１０2〜１０3の範囲の誤差で機能する。北壁（φs＝９０°）から伝搬するファントムサウンドを再生成することは、ラウドスピーカーイメージソースがこのファントムソース方向から最も離れているので最も困難である。
【０１４６】
また、直接ソースと最上次数画像との角度が図１１Ａおよび図１１Ｂにマークされている。６７°における１次画像の方向のＭＳＥが良好であり、ファントムソースを指向性ラウドスピーカーと３０°で並べて配置する性能にほぼ一致する。ここでは、ラウドスピーカーアレイは、ＭＳＥを改善するために残響反射を明らかに活用している。ここで、底壁部の外の右下のラウドスピーカーの１次画像は最も大きな衝撃を生じ、６７°の無響ケースよりも振幅が２次下回ってＭＳＥをプルダウンする。
【０１４７】
高次画像はまた、ＭＳＥ性能を改善することに役に立つ。図１１Ａでは、ＭＳＥは、単一の壁と無響ケースの場合よりも４壁のケースで低い。１次反射は、最も容易に活用される。しかしながら、高次画像は、制御領域からさらに離れており、振幅が減少した反射を生じる。これらの反射は、１次反射よりもロバストに活用することが困難であり、ＭＳＥ性能に対するそれらの衝撃は劇的ではない。
【０１４８】
性能のレベルは残響反射の強度に依存する。残響反射の強度が低減すると、性能が減少下がる。図１１Ａの点線曲線４６は、平均反射係数が０．５〜０．９に低減しており、性能がわずかに低下していることを示している。壁反射係数の最適に選ばれたことが分かる。壁反射係数が弱すぎる場合、壁反射を励起することは困難になる。ただし、壁反射係数が強すぎる場合、１次反射を励起することはまた、より高次の反射を励起することなしには不可能である。高次反射は摂動よりを受けやすい。
【０１４９】
図１２Ａおよび図１２Ｂに、５００Ｈｚでファントムソースを再生する際の（ａ）３２要素均一円形アレイおよび（ｂ）指向性ラウドスピーカーの４エレメントコーナーアレイの平均２乗誤差（ＭＳＥ）性能を示す。ファントムパン角度と直接音対残響比（ＤＲＲ）の両方に対してＭＳＥがプロットされる。−２０ｄＢの白色ガウス雑音が音響伝達関数の行列の各要素に追加されている。
【０１５０】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、壁反射係数が０．１〜０．９まで変動するにつれて、直接音対残響エネルギー比とともに性能のレベルがどのように変動するかについて示す。これらのプロットは、最適残響レベルが存在するという仮説を確証するものである。ここで、不完全な音響伝達関数測定をエミュレートするために、音響伝達関数行列Ｈに−２０ｄＢの雑音を導入する。円形アレイもコーナーアレイも、−６ｄＢ残響においてまったく同様に機能する。０°および９０°における図１２Ａの円形アレイに関する高くなった曲線は、対称的な室内ジオメトリの縮退の残りである。
【０１５１】
ビームパターンに関して、ファントムソースがラウドスピーカーまた低次反射と並んでいるとき、指向性ラウドスピーカーコーナーアレイ性能は最良である。例として、ファントムソースは、室内５ケース３において、図１３に示すＤおよびＲの方向に配置される。より詳しくは、図１３は、θs（Ｄ）＝−３０．５°で直接線Ｄ（点線ビームパターン）と並べて、かつθs（Ｒ）＝−７４．２°で右側上部のラウドスピーカーの反射線Ｒ（実践ビームパターン）と並べて半径２ｍでファントムソースを配置するために、全部で４個のコーナーラウドスピーカーを必要とするビームパターンを示す。４個のステアリング可能なラウドスピーカー１２についてのビームパターンが、室内の４個のコーナーに示される。いずれの場合も、ビームパターンの構造は自明でないが、（ｉ）画像がファントムソースと並んでいるラウドスピーカーについてのファントムソース方向の大きいメインローブ、および（ｉｉ）他の反射から生成された残響をキャンセルするために使用されるいくつかの他のローブというプロパティを備えていない。再生が十分に正則化されなかった場合、メインローブは残響キャンセルローブによって不明瞭になることがある。ここで、より大きい正則化パラメータλ＝０．５を使用して、メインローブを確実に認識できるようにする。
【０１５２】
５．６  まとめ
この実験は、構成可能な指向性応答を備えるステアリング可能なラウドスピーカーを利用することによって残響室における正確なサウンドフィールド再生のためのサラウンドサウンドに手法をテストした。残響室における壁反射を活用することによって、ラウドスピーカーのより大きい円形アレイに匹敵する再生性能を備えるために、だいたい２次指向性を備える４個の構成可能なステアリング可能なラウドスピーカーのアレイを示した。性能のレベルは鏡面反射の強度に依存することが分かった。最適な性能のためには、室内は強い壁反射を必要とすることが分かった。
【０１５３】
圧力マッチング方法は、実際には、サウンドコントロール領域における複数の点までの各ラウドスピーカーからの音響伝達関数の測定値に依拠する。この手法は、これらの測定値の誤差に対してロバストにならなければならず、正則化によってロバストにすることができる。
【０１５４】
スマートラウドスピーカーのためのコーナーアレイジオメトリを使用して、性能の予備的な考察が提示された。ダイヤモンド形および五角形などを含む他のジオメトリも可能であることが分かる。いくつかのジオメトリは他のジオメトリよりもうまく機能して、ある特定のサウンドフィールドを発生させるが、ここで考察するジオメトリは、残響を活用するために複数のステアリング可能な指向性ラウドスピーカーを使用する重要な特徴を実証する。
【０１５５】
６．  実験例２
この実験例では、４スマートラウドスピーカー１２コーナーアレイを採用するサラウンドサウンドシステムのシミュレーションは、４５度の角度からサウンドコントロール領域に伝搬する１ｋＨｚ音響パルスを発生させることができる。
【０１５６】
図１４に、残響室５内のサウンドコントロール領域１１において、少数のスマートラウドスピーカー１２がサウンドフィールドをどのように制御し得るかについて示す。どのようにすれば、反射から残響なしに制御領域１１内の１ｋＨｚ音響パルスを生成することができるかを示している。このシミュレーションでは、（各々が８つのドライバまたは要素を備える）４個のスマートラウドスピーカー４のコーナーアレイのサラウンドサウンドシステムは、４５°でサウンドコントロール領域に伝搬するための音響パルスを生成するタスクを設定した。
【０１５７】
空間サウンドパルスを生成するために、アレイはまず、０ミリ秒で左側下部の「スマート」ラウドスピーカー１２ａを励起し、その空間サウンドパルスは、次いで、４〜８ミリ秒で壁下部から跳ね返る。右下ラウドスピーカー１２ｄは、１２ミリ秒経過後に伝播するときに、一部を最初のサウンドエネルギーに追加し、その後、１６ミリ秒で波面により多くのエネルギーを与えるために右側上部ラウドスピーカー１２ｃに切り替える。波面は次いで、２６ミリ秒で右側壁および上部壁から跳ね返って、２６〜３０ミリ秒により多くのサウンドエネルギーを与える右側上部のラウドスピーカー１２ｃを超えて再び伝搬する。３４ミリ秒でサウンドコントロール領域中の４５度波面を構築して後に、４個のスマートラウドスピーカーは、伝搬しているサウンドの強度を低減するためにその位相を反転し、したがって、さらなる残響が制御領域に達さないことが保証される。
【０１５８】
本発明の上記の説明は好ましい形態を含む。添付の請求の範囲において定義される本発明の範囲から逸脱することなく、修正を行うことができる。
【０１５９】
７．  参照
以下の文書における以下の開示は、参照により本明細書に援用される。
［１］Ｍａｒｋ  Ａ．  Ｐｏｌｅｔｔｉｃ著、「Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｎｏｉｓｅ  ａｎｄ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  ａｒｒａｙｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，５３巻，Ｎｏ．５，３７１〜３８４ページ、２００５年５月
［２］英国特許第２３７３１２８号明細書、Ｍａｒｋ  Ｐｏｌｅｔｔｉ、「Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ａｒｒａｙｓ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｓｏｕｎｄ  Ｆｉｅｌｄ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」２００４年１月
［３］Ｐａｕｌ  Ｄ．  ＴｅａｌおよびＭａｒｋ  Ａ．  Ｐｏｌｅｔｔｉ著、「Ａｄａｐｔｉｖｅ  ｐｈａｓｅ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  ａｒｒａｙ  ｆｏｒ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ」、Ｊ．  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｓｏｃ．  Ａｍ．，１２７巻，Ｎｏ．４，２３６８〜２３７６ページ、２０１０年５月
［４］Ｔｅｒｅｎｃｅ  ＢｅｔｌｅｈｅｍおよびＴｈｕｓｈａｒａ  Ｄ．  Ａｂｈａｙａｐａｌａ著、「Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｏｆ  Ｓｏｕｎｄ  Ｆｉｅｌｄ  Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｒｅｖｅｒｂｅｒａｎｔ  Ｒｏｏｍｓ」、Ｊ．  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｓｏｃ．  Ａｍ，１１７巻，Ｎｏ．４，２１００〜２１１１ページ、２００５年４月
［５］Ｍ．  Ｐｏｌｅｔｔｉ，Ｆ．  ＦａｚｉおよびＰ．  Ａ．  Ｎｅｌｓｏｎ著、「Ｓｕｒｒｏｕｎｄ  ｓｏｕｎｄ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｕｓｉｎｇ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ」、Ｊ．  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｓｏｃ．  Ａｍ，１２７巻，Ｎｏ．３５９０、２０１０年
［７］Ｓａｃｈａ  Ｓｐｏｒｓ，Ｈｅｒｂｅｒｔ  ＢｕｃｈｎｅｒおよびＲｕｄｏｌｆ  Ｒａｂｅｎｓｔｅｉ著、「Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ａｃｔｉｖｅ  ｌｉｓｔｅｎｉｎｇ  ｒｏｏｍ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｗａｖｅ  ｆｉｅｌｄ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  １１６th  Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ、２００４年５月８〜１１日ベルリン。
［８］Ｐｈｉｌｉｐｐｅ−Ａｕｂｅｒｔ  Ｇａｕｔｈｉｅｒ、およびＡｌａｉｎ  Ｂｅｒｒｙ著、「Ａｄａｐｔｉｖｅ  ｗａｖｅ  ｆｉｅｌｄ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｆｏｒ  ｓｏｕｎｄ  ｆｉｅｌｄ  ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ：  ｔｈｅｏｒｙ，  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  ｆｕｔｕｒｅ  ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  １２３rd  Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ、２００７年１０月５〜８日
［９］Ｇｅｒｚｏｎ，  Ｍｉｃｈａｅｌ  Ａ．著、「Ａｍｂｉｓｏｎｉｃｓ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｖｉｄｅｏ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，３３巻，Ｎｏ．１１，８５９〜８７１ページ、１９８５年
［１０］Ｃｈａｐｍａｎ，  Ｍｉｃｈａｅｌら、Ａ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ  ｏｆ  Ａｍｂｉｓｏｎｉｃ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｅｔｓ，  Ａｍｂｉｓｏｎｉｃｓ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ２００９，２００９年６月２５〜２７日グラーツ
［１１］Ｍ．  Ｐｏｌｅｔｔｉ、「Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｍｂｉｓｏｎｉｃｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｒｅａｌ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｂｉｓｏｎｉｃｓ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ２００９，２００９年６月２５〜２７日グラーツ
［１３］Ａｌｌｅｎ，  Ｊ．およびＤ．  Ｂｅｒｋｌｅｙ著、「Ｉｍａｇｅ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ  ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ  ｓｍａｌｌ−ｒｏｏｍ  ａｃｏｕｓｔｉｃｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，６５巻，ｎｏ．４，９４３〜９５０ページ、  １９７９年
［１４］Ｔｅｒｅｎｃｅ  ＢｅｔｌｅｈｅｍおよびＭａｒｋ  Ｐｏｌｅｔｔｉ著、「Ｓｏｕｎｄ  ｆｉｅｌｄ  ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ａｒｏｕｎｄ  ａ  ｓｃａｔｔｅｒｅｒ  ｉｎ  ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ  Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，８９〜９２ページ、２００９年
［１５］Ｐｏｌｅｔｔｉ，  Ｍ．  Ａ．著、「Ａ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｓｏｕｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇ．  Ｓｏｃ．，４８巻，Ｎｏ．１２、２０００年
［１６］Ｗａｒｄ，  Ｄ．Ｂ．およびＴ．Ｄ．  Ａｂｈａｙａｐａｌａ著、「Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｐｌａｎｅ−ｗａｖｅ  ｓｏｕｎｄ  ｆｉｅｌｄ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，９間，Ｎｏ．６，６９７〜７０７ページ、２００１年
［１７］Ｖａｎ  Ｔｒｅｅｓ，  Ｈ．Ｌ著、「Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，  ａｎｄ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ：  Ｏｐｔｉｍｕｍ  Ａｒｒａｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、ニューヨーク、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ社、２００２年
［１８］Ｃｏｘ，  Ｈ．，  Ｒ．  Ｍ．  ＺｅｓｋｉｎｄおよびＴ．  Ｋｏｏｉｊ著、「Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｓｕｐｅｒｇａｉｎ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，  Ｓｐｅｅｃｈ，  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＡＳＳＰ−３４巻，Ｎｏ．３，３９３〜３９８ページ、１９８６年
［１９］Ｗａｒｄ，  Ｄ．Ｂ．およびＴ．Ｄ．  Ａｂｈａｙａｐａｌａ著、「Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｐｌａｎｅ−ｗａｖｅ  ｓｏｕｎｄ  ｆｉｅｌｄ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，９巻、Ｉｓｓｕｅ  ６，６９７〜７０７ページ、２００１年
［２０］Ｂｏｏｎ，  Ｍ．ＭおよびＯ．  Ｏｕｗｅｌｔｊｅｓ著、「Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａ  Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｌｏｗ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃａｒｄｉｏｉｄ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇ．  Ｓｏｃ．，４５巻，Ｎｏ．９、１９９７年
［２１］Ｆｕｓｔｅｒ，  Ｌ．ら（２００５年）。「Ｒｏｏｍ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ  ｉｎｖｅｒｓｅ  ｆｉｌｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ｗａｖｅ  ｆｉｅｌｄ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｐｒｏｃ．１１８ｔｈ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＥＳ，  ｐｒｅｐｒｉｎｔ  ６４０１．
［２２］Ｓｐｏｒｓ，  Ｓ．ら（２００７年）。「Ａｃｔｉｖｅ  ｌｉｓｔｅｎｉｎｇ  ｒｏｏｍ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍａｓｓｉｖｅ  ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ  ｓｏｕｎｄ  ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｕｓｉｎｇ  ｗａｖｅ−ｄｏｍａｉｎ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，１２２巻，Ｎｏ．１，３５４〜３６９ページ
［２３］Ｍ．Ａ．  Ｐｏｌｅｔｔｉ著、「Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｓｕｒｒｏｕｎｄ  ｓｏｕｎｄ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｈａｒｍｏｎｉｃｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇ．  Ｓｏｃ．，５３巻，Ｎｏ．１１，１００４〜０２５ページ、２００５年
［２４］Ｇａｕｔｈｉｅｒ，  Ｐ−Ａ．およびＡ．  Ｂｅｒｒｙ著、「Ａｄａｐｔｉｖｅ  ｗａｖｅ  ｆｉｅｌｄ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｆｏｒ  ｓｏｕｎｄ  ｆｉｅｌｄ  ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ：  ｔｈｅｏｒｙ，  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  ｆｕｔｕｒｅ  ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ」、Ｊ．  Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇｉｎ．  Ｓｏｃ．，５５巻，Ｎｏ．１２，１１０７〜１１２４ページ、２００７年
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月24日(2013.4.24)
【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】
少なくとも１つのサウンド反射面を有する室内におけるサウンドコントロール領域中のホログラフィック空間サウンドフィールドを再生するように構成されたサラウンドサウンドシステムであって、
前記サウンドコントロール領域の周りに配置された複数のステアリング可能なラウドスピーカーであって、各ラウドスピーカーが、複数のスピーカー入力信号を有し、各スピーカー入力信号が、前記ラウドスピーカーによって発生され得る複数の異なる個別指向性ビーム応答パターンのうちの１つを制御し、前記ラウドスピーカーから発する音波を全体指向性応答が、前記スピーカー入力信号によって規定される前記個別指向性ビーム応答の合成によって生成される、ラウドスピーカーと、
前記ラウドスピーカーの各々に接続され、プレイモードにおいて前記サウンドコントロール領域における再生のために前記ホログラフィック空間サウンドフィールドを表す入力空間オーディオ信号を受信する制御ユニットであって、前記制御ユニットが、１つまたは複数のラウドスピーカーから直接的に前記サウンドコントロール領域中に発した直接音、あるいは前記室内の前記（１つまたは複数の）反射面から前記サウンド制御領域中に発した反射音のいずれかの形態で前記ホログラフィック空間サウンドフィールドを再生するために、前記サウンドコントロール領域において１つに合成するように協調されたそれぞれの全体指向性応答を備える音波を発生させるために、前記ラウドスピーカーを駆動するための前記スピーカー入力信号を発生させるために前記入力空間オーディオ信号をフィルタリングするための事前構成されたフィルタを有し、前記制御ユニットの前記フィルタが、プレイバックモードで動作する前に構成モードで、前記サウンド制御領域に配置されたマイクロフォンアレイを備えるサウンドフィールドレコーディングシステムによって測定された音響伝達関数データに基づいて、事前構成され、音響伝達関数データが、前記室内においてそれぞれのロケーションにおけるそれらの個別指向性ビーム応答パターンの各々について前記ラウドスピーカーの各々によって発生されたテスト信号に応答して、前記マイクロフォンアレイによって測定された前記音響伝達関数を表す、制御ユニットと
を備える、サラウンドサウンドシステム。
【請求項２】
前記入力空間オーディオ信号が受信され、前記ラウドスピーカーについての前記スピーカー入力信号を発生させるために、前記制御ユニット中の前記フィルタによって直接的にフィルタリングされるアンビソニック符号化サラウンドフォーマットである、請求項１に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３】
前記入力空間オーディオ信号が非アンビソニックサラウンドフォーマットであり、前記制御ユニットが、前記制御ユニット中で前記フィルタによる後続のフィルタリングのために前記非アンビソニック入力信号をアンビソニックサラウンドフォーマットに変換して、前記ラウドスピーカーについての前記スピーカー入力信号を発生させるように構成されたコンバータをさらに備える、請求項１に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記制御ユニットが前記室内のための前記フィルタを構成する構成モードと、前記制御ユニットが前記ラウドスピーカーを使用して前記空間サウンドフィールドの再生のために前記入力空間オーディオ信号を処理するプレイバックモードとの間で切替え可能である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項５】
前記制御ユニットが、サウンドフィールドレコーディングシステムによって測定された前記室内に関する入力音響伝達関数データに基づいて、前記構成モードにおいて自動的に前記フィルタを構成するように配列された構成モジュールを備える、請求項４に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項６】
前記構成モジュールが、前記サウンドフィールドレコーディングシステムから、未加工の測定音響伝達関数データを受信し、そのデータを前記制御ユニットの前記フィルタを構成するために使用される前記音響伝達関数データのアンビソニック表現に変換する、請求項５に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項７】
前記制御ユニットの前記フィルタが、アンビソニックラウドスピーカーフィルタである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項８】
前記サラウンドサウンドシステムが、２Ｄサウンドコントロール領域中で２Ｄ空間サウンドフィールド再生を行うように構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項９】
前記サウンドコントロール領域が円形であり、所定の直径を有する、請求項７に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１０】
前記サウンドコントロール領域が水平面内に配置され、前記ラウドスピーカーが少なくとも部分的に前記サウンドコントロール領域と共面である、請求項７または請求項８に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１１】
各ラウドスピーカーがそれぞれのラウドスピーカーロケーション領域内に配置され、前記室内が、ラウドスピーカーの数に基づいて、放射状かつ均等に前記サウンドコントロール領域の起点を中心としてラウドスピーカーロケーション領域へとセグメント化され、各ラウドスピーカー領域が、前記サウンドコントロール領域の前記起点から外向きに延びている半径境界線の対の間に延びるように規定される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１２】
半径境界線の各対の間の角距離が３６０°／Ｌに対応し、Ｌはラウドスピーカーの前記数であり、請求項１１に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１３】
各ラウドスピーカーは、前記サラウンドサウンドシステムが動作する前記室内のシュローダー周波数の波長の少なくとも１／２だけ他のラウドスピーカーから離間している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１４】
各ラウドスピーカーは、前記サラウンドサウンドシステムが動作する前記室内のシュローダー周波数の波長の少なくとも１／４だけ任意の（１つまたは複数の）反射面から離間している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１５】
各ラウドスピーカーが、前記サウンドコントロール領域の前記中心から少なくとも１ｍ離間している、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１６】
各ラウドスピーカーが、前記サウンドコントロール領域の前記中心から少なくとも１．５ｍで離間している、請求項１５に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１７】
各ラウドスピーカーが、最高Ｍ次の指向性パターンを有する全体指向性応答を発生させるように構成され、Ｍは少なくとも１である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１８】
各ラウドスピーカーが、最高Ｍ次の指向性パターンを有する全体指向性応答を発生させるように構成され、Ｍは少なくとも４である、請求項１７に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項１９】
２Ｍ＋１の値が、各ラウドスピーカーのために利用可能な個別指向性ビーム応答パターンの前記数に対応する、請求項１７または請求項１８に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２０】
各ラウドスピーカーが、１次指向性応答に対応する少なくとも個別指向性ビーム応答パターンを備える、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２１】
各ラウドスピーカーが、２Ｍ＋１個の位相モード指向性応答に対応する少なくとも個別指向性ビーム応答パターンを備える、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２２】
各ラウドスピーカーが、オムニ指向性応答に対応する少なくとも個別指向性ビーム応答パターンと、ｍ＝１，２，・・・，Ｍに関するｃｏｓ（ｍφ）およびｓｉｎ（ｍφ）とを備え、φは、前記ラウドスピーカーの起点に対する全体指向性応答の前記ラウドスピーカーの前記所望の角度方向に等しい、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２３】
各ラウドスピーカーの前記全体指向性応答が、前記ラウドスピーカーの起点に対して３６０°ステアリング可能である、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２４】
各ラウドスピーカーが幾何学的配列で構成された複数のドライバを備え、各ドライバが、単一のハウジング中で、音波を発生させるためのドライバ信号によって駆動され、各ラウドスピーカーが、前記ラウドスピーカーの個別指向性ビーム応答パターンに対応する前記スピーカー入力信号を受信し、処理するように構成され、前記所望の全体指向性応答を有する全体的な音波を生成するために前記ラウドスピーカードライバを駆動させるためのドライバ信号を発生させるビームフォーマモジュールをさらに備える、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２５】
各ラウドスピーカーが、所定の半径のモノポールドライバの均一円形アレイが内部に装着されるハウジングを備え、ドライバの数および半径が、前記ラウドスピーカーに必要とされる指向性パターンの所望の最大次数に基づいて選択される、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２６】
前記モノポールドライバが、前記サラウンドサウンドシステムの動作周波数範囲の最大周波数の波長の半分以下だけ互いに離間している、請求項２５に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２７】
少なくとも４つのステアリング可能なラウドスピーカーを備える、請求項１〜２６のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２８】
前記ラウドスピーカーが、前記サウンドコントロール領域の周りに互いに等間隔で離間している、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項２９】
前記空間サウンドフィールドが、前記室内の１つまたは複数の反射面から反射される音波からの１次反射、２次反射、および／またはそれよりも高い次数の反射と合成した直接音によって前記サウンドコントロール領域において表される、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３０】
前記サラウンドサウンドシステムが、高次アンビソニクス空間サウンドフィールドを再生するように構成可能である、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３１】
前記サウンドコントロール領域の前記直径が少なくとも０．１７５ｍである、請求項１〜３０のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３２】
前記サウンドコントロール領域の前記直径が約０．１７５ｍ〜約１ｍの範囲である、請求項１〜３１のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３３】
前記サラウンドサウンドシステムが、３Ｄサウンドコントロール領域中で３Ｄ空間サウンドフィールド再生を行うように構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３４】
前記３Ｄサウンドコントロール領域の形状が球形である、請求項３３に記載のサラウンドサウンドシステム。
【請求項３５】
サウンドコントロール領域中でホログラフィック空間サウンドフィールド空間サウンドフィールドを再生するために複数のステアリング可能なラウドスピーカーを駆動するためのオーディオデバイスであって、各ラウドスピーカーがそれぞれのスピーカー入力信号によって制御される複数の異なる個別指向性ビーム応答パターンを有して、前記スピーカー入力信号によって規定される前記個別指向性ビーム応答の合成によって生成される所望の全体指向性応答とともに前記ラウドスピーカーから発する音波を発生させ、前記ラウドスピーカーが、少なくとも１つのサウンド反射面を有する室内におけるサウンドコントロール領域の周りに配置される、オーディオデバイスであって、
前記サウンドコントロール領域における再生のために前記ホログラフィック空間サウンドフィールドを表す入力空間オーディオ信号を受信するための入力インターフェースと、
前記サウンド制御領域に配置されたマイクロフォンアレイを備えるサウンドフィールドレコーディングシステムによって測定された音響伝達関数を表す音響伝達関数データに基づいて構成可能であるフィルタモジュールであって、音響伝達関数データが、それらの個別指向性ビーム王とパターンの各々について前記ラウドスピーカーの各々によって発生されたテスト信号に応答して、前記マイクロフォンアレイによって測定された音響伝達関数を表し、前記フィルタが、前記ラウドスピーカーのうちの１つまたは複数のから直接的に前記サウンドコントロール領域中に発した直接音、あるいは前記室内の前記（１つまたは複数の）反射面から前記サウンド制御領域中に発した反射音の形態で前記ホログラフィック空間サウンドフィールドを再生するために、前記サウンドコントロール領域において１つに合成するように協調されたそれぞれの全体指向性応答を備える音波を発生させるために、前記ラウドスピーカーを駆動するための前記スピーカー入力信号を発生させるために前記入力空間オーディオ信号をフィルタリングする、フィルタモジュールと、
すべての前記ラウドスピーカーに接続し、前記スピーカー入力信号を前記ラウドスピーカーに送るための出力インターフェースと
を備える、オーディオデバイス。
【請求項３６】
前記入力インターフェースが、前記ラウドスピーカーについての前記スピーカー入力信号を発生させるために、前記フィルタモジュールの前記フィルタによる直接フィルタリングのためのアンビソニック符号化サラウンドフォーマットの入力空間オーディオ信号を受信するように構成される、請求項３５に記載のオーディオデバイス。
【請求項３７】
前記入力インターフェースが非アンビソニックサラウンドフォーマットの入力空間オーディオ信号を受信するように構成され、前記フィルタモジュールの前記フィルタによる後続のフィルタリングのために前記非アンビソニック入力信号をアンビソニックサラウンドフォーマットに変換して、前記ラウドスピーカーについての前記スピーカー入力信号を発生させるように構成されたコンバータをさらに備える、請求項３５に記載のオーディオデバイス。
【請求項３８】
前記オーディオデバイスは、前記オーディオデバイスが前記室内のための前記フィルタを構成する構成モードと、前記オーディオデバイスが前記ラウドスピーカーを使用して前記空間サウンドフィールドの再生のために前記入力空間オーディオ信号を処理するプレイバックモードとの間で切替え可能である、請求項３５〜３７のいずれか一項に記載のオーディオデバイス。
【請求項３９】
前記デバイスが、前記サウンドフィールドレコーディングシステムによって測定された前記室内に関する入力音響伝達関数データに基づいて、前記構成モードにおいて前記フィルタモジュールの前記フィルタを自動的に構成するように配列された構成モジュールをさらに備える、請求項３８に記載のオーディオデバイス。
【請求項４０】
前記構成モジュールが、前記サウンドフィールドレコーディングシステムから、未加工の測定音響伝達関数データを受信し、そのデータを前記制御ユニットの前記フィルタを構成するために使用される前記音響伝達関数データのアンビソニック表現に変換する、請求項３９に記載のオーディオデバイス。
【請求項４１】
前記フィルタモジュールの前記フィルタが、アンビソニックラウドスピーカーフィルタである、請求項３５〜４０のいずれか一項に記載のオーディオデバイス。
【国際調査報告】
2013538512.tif 000057
2013538512.tif 000058