(57)【要約】音響再生ゾーンに関する定義された位置において、少なくとも３つのスピーカに接続可能なフィルタのフィルタ特性を生成する装置であって、スピーカに関連するインパルス応答を時間反転し、時間反転されたインパルス応答を取得する、インパルス応答反転器（１０）を備える。装置は、更に、時間反転されたインパルス応答の最大値の前に生ずるインパルス応答部分が振幅において低減されるように、インパルス応答または時間反転されたインパルス応答を修正し、フィルタのフィルタ特性を取得する、インパルス応答修正器（１４）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響再生ゾーンに関する定義された位置において、少なくとも３つのスピーカに接続可能なフィルタのフィルタ特性を生成する装置であって、
前記スピーカに関連するインパルス応答を時間反転し、時間反転されたインパルス応答を取得するものであって、各インパルス応答は、前記音響再生ゾーンのなかの位置とスピーカの間の音響伝送路を記述し、それに関連するインパルス応答を有する、インパルス応答反転器（１０）と、
時間反転されたインパルス応答の最大値の前に生ずるインパルス応答部分が振幅において低減されるように、前記時間反転されたインパルス応答または反転前の前記スピーカに関連する前記インパルス応答を修正し、フィルタのフィルタ特性を取得する、インパルス応答修正器（１４）と、
を備えた、装置。
【請求項２】
前記インパルス応答修正器（１４）は、前記時間反転されたインパルス応答または時間反転前の前記インパルス応答の部分（３０ｃ）を低減させるために動作するものであって、前記部分（３０ｃ）は、単調減少関数に従って前記時間反転されたインパルス応答の前記最大値（ａｍ）の直前に生じている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記単調減少関数は、人間の聴覚系のプリマスキング特性に由来する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記インパルス応答修正器（１４）は、前記修正された時間反転されたインパルス応答が、前記インパルス応答の前記最大値（ａｍ）の時間（ｔｎ）に対して２０ｍｓと５０ｍｓの間の時間距離において、前記最大値（ａｍ）の５０％以下の振幅値を有するように修正するように動作する、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
有用な反射を生じ、または、前記音響焦点合せ位置でプリエコーを生じる、前記インパルス応答または時間反転されたインパルス応答の部分を検出する検出器を更に備え、前記インパルス応答修正器（１４）は、検出器（１９）出力に応答して、有用な反射に関連しない前記インパルス応答の部分が減衰されるように修正するように動作する、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記インパルス応答修正器（１４）は、前記最大値（ａｍ）の時間（ｔｎ）に対して時間において次の前記時間反転されたインパルス応答の修正に結果としてなる修正を実行しないように動作する、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記インパルス応答修正器（１４）は、前記時間反転されたインパルス応答または時間反転前の前記インパルス応答における複数のローカルピークを判定し、前記複数のピークを減衰させずに２つのピークの間の部分を減衰させる、または、前記複数のピークを第１の程度減衰させ、前記複数のピークの間の部分を前記第１の程度より大きい第２の程度減衰させるように動作する、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記インパルス応答修正器は、前記時間反転されたインパルス応答に関してピークの前に第１の値を有する第１の時定数を適用し、前記時間反転されたインパルス応答に関して前記ピークの次に第１の値より大きい第２の値を有する第２の時定数を適用することによって、前記複数のピークの間の部分を減衰させるように動作する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記音響再生ゾーンは、少なくとも２つの空間的に異なるゾーンの焦点合せ位置を備え、
前記インパルス応答反転器（１０）は、各スピーカに対する各音響焦点合せ位置のインパルス応答を時間反転するように動作し、
前記インパルス応答修正器は、スピーカに対する音響伝送路の修正されたインパルス応答または修正された時間反転されたインパルス応答が結合（４３）される前に、各インパルス応答または各時間反転されたインパルス応答を個々に修正（４２）するように動作する、または、
結合されたインパルス応答または時間反転されたインパルス応答は、同じスピーカに対する音響伝送路に関係する前記インパルス応答または時間反転されたインパルス応答を結合することによって導き出され、前記インパルス応答修正器は、前記結合されたインパルス応答を用いて修正を実行するように動作する、
先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記音響焦点合せ位置は、人の頭部または人の頭部モデルの耳の間の距離を近似する距離を有する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも３つの音響焦点合せ位置が前記スピーカによって定義される前記音響再生ゾーンより小さい予め定義された音響焦点合せ領域に割り当てられ、前記音響焦点合せ位置は、前記音響焦点合せ位置の間の特定部分が前記音響焦点合せ位置の外側より少なくとも５０％高い音響エネルギーを有するように互いに接近している、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
反復処理法により、１つ以上の音響焦点合せ位置で、所望の音響焦点合せ特性に対して、実際の音響エネルギー焦点合せ特性の最適マッチングを得るために、フィルタ係数の開始値を最適化するように構成された数値最適化器を備えるプロセッサ（８０）を更に備え、
前記反復処理法のための前記開始値として、修正されたおよび反転されたインパルス応答が用いられる、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
音響再生ゾーンに関する定義された位置において、少なくとも３つのスピーカに接続可能なフィルタのフィルタ特性を生成する方法であって、
前記スピーカに関連するインパルス応答を時間反転し、時間反転されたインパルス応答を取得するステップであって、各インパルス応答は、前記音響再生ゾーンのなかの位置とスピーカの間の音響伝送路を記述し、それに関連するインパルス応答を有する、時間反転するステップ（１０）と、
時間反転されたインパルス応答の最大値の前に生ずるインパルス応答部分が振幅において低減されるように、前記時間反転されたインパルス応答または反転前の前記スピーカに関する前記インパルス応答を修正し、フィルタのフィルタ特性を取得する、修正するステップ（１４）と、
を備えた、方法。
【請求項１４】
コンピュータ上で動作するときに、コンピュータに請求項１３の方法を実行させるプログラムコードを有する、コンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれかに記載のフィルタ特性を生成する装置（２４）と、
前記フィルタ特性を生成する装置（２４）によって決定されたフィルタ特性にプログラムされた、複数のプログラム可能なフィルタ（２０ａ〜２０ｅ）と、
各々が前記複数のフィルタの１つに接続されている、定義された位置の複数のスピーカ（ＬＳ１〜ＬＳＮ）と、
前記フィルタに接続された、オーディオソース（２５）と、
を備えた、音響再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ技術に関し、特に、音響再生ゾーンにおいて、人間の頭部または人間の耳の位置のような特定の位置で音響焦点合せ場所を生成するために音響焦点合せする分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響学の全分野に目を通すときに、用語「音響焦点合せ」は非常に異なる用途の局面において参照される。水中音響通信、超音波メディカル診断、非侵襲結石砕石術、非破壊材料試験は、ほんの一握りの考えられる使用事例である。
【０００３】
オーディオ再生の視点から、焦点合せは、顕著な知覚できる効果を生成する魅力的な方法である。一方では、音響焦点合せは、例えば全ての音のオーディオ再生方法に対して、仮想音響現実を創生造する可能性を提供する。他方では、本発明の焦点である、個々のまたは個人のオーディオに扉を開ける、空間的に選択的なオーディオ再生を容易にする高い潜在能力がある。
【０００４】
個人音響ゾーンは、多くの用途に用いることができる。１つの用途は、例えば、ユーザが自分のテレビセットの前に座り、音響エネルギーが焦点合せされる音響ゾーンが生成され、ユーザがＴＶの前に座ったときにユーザの頭部が置かれると予想される位置に音響ゾーンが配置されることである。これは、他の全ての場所において、音響エネルギーが低減され、部屋のなかの他の人はスピーカのセットアップによって生成される音によって全く妨げられないか、または直接のセットアップと比較して小さい程度妨げられるのみであることを意味し、音響焦点合せは、特定の音響位置合せ場所で生ずるように実行されない。
【０００５】
他の有用な用途は、公共情報施設であり、音響ゾーンを公共アナウンス施設の前に生成することができ、アナウンス施設の特定の位置またはその前にいる人のみがその施設からの情報を理解することができ、音響焦点合せゾーンに位置しない他の人はアナウンスされた情報を理解することができない。
【０００６】
他の用途は、ヘッドホンなしでのプライバシー用途である。非常に良好な音響焦点合せの用途において、ユーザは、直接のスピーカによって自身の個人情報を受け取ることができるが、そのユーザのみが情報を理解し、部屋のなかの他の人は、音響焦点合せゾーンにいないため、情報を理解しない。
【０００７】
更なる用途は、娯楽の分野にある。具体的には、ユーザは、ラップトップディスプレイまたはさらに携帯電話または携帯プレーヤディスプレイのような小型ディスプレイ上で映画を見ることに関心があり、ユーザは、デバイスをユーザの前の例えばテーブル上に配置することに関心がある。音響焦点合せは、ユーザが位置する所に音を集中させることを可能とし、しかるに、より小さいスピーカによってさえも、満足な音量をユーザの耳の周辺で生成することができることを意味する。さらに、ユーザが直接の方法で携帯電話を使用しているときでさえ、ユーザの予想される耳の位置に向けられる音響焦点合せは、音響エネルギーが大きいゾーンに放射されず、より大きい音響再生ゾーン内で、特定の音響焦点合せ位置に集中されるという事実のために、バッテリーパワーを節約できるように、ユーザに対してより小さいスピーカを使用するかまたはより小さいスピーカ励振パワーを使用することを可能とする。当然、より多くのスピーカはより多くのパワーを消費するが、焦点合せゾーンにおけるパワーの集中は、同数のスピーカを用いる焦点合せしない放射と比較して、より少ないバッテリーパワーで済む。
【０００８】
音響焦点合せは、音響再生ゾーン内で異なる位置に異なる情報を配置することさえも可能とする。例えば、ステレオ信号の左チャンネルを人の左耳周辺に集中させ、ステレオ信号の右チャンネルを人の右耳周辺に集中させることができる。
【０００９】
さらに、同じスピーカセットアップを用いて、音響再生ゾーン内で完全に異なる情報を空間的に異なる位置で再生させることができ、これらの音の間でクロストークが単に小さいまたは全くないことを実現することができる。
【００１０】
ここで、いくつかの音響焦点合せの用途が存在する。１つの音響焦点合せの用途は、ＭＥ‐ＬＭＳ‐最適化を用いる逆フィルタの数値演算である（ＭＥ‐ＬＭＳ：多重誤り最小二乗平均）。ＭＥ‐ＬＭＳアルゴリズムは、演算において生ずるマトリクスを反転する方法として用いられる。Ｎ個のトランスミッタ（スピーカ）とＭ個のレシーバ（マイクロフォン）からなる構成は、サイズＭ×Ｎを有する連立一次方程式を用いる数学的方法において表すことができる。スピーカとマイクロフォンの位置が知られているとき、入力と出力の間の一意の関係は、直交座標系のようなそれぞれの座標系における波動方程式の解法を演算することによって見つけることができる。（仮想の）マイクロフォン位置での音圧のような所望の解法を提供することによって、それぞれのスピーカに対するフィルタによってオリジナルのオーディオ信号から導き出されるスピーカに必要な入力信号を演算することが可能である。
【００１１】
この種の多次元線形連立方程式の解法の演算は、最適化手法を用いて実行することができる。多重要素最小二乗平均法は、有用な方法であるが、悪い収束動作を有し、その収束動作はフィルタの開始条件または開始値に強く依存する。
【００１２】
時間反転処理は、特定の媒体における音波の音響伝搬の時間相互関係に基づいている。こうした状況において、トランスミッタからレシーバへの音響伝搬は反転可能である。音が特定のポイントから送信され、この音が有界容積の境界で録音される場合、容積上の音源は時間反転された方法で信号を再生することができる。これは、オリジナルの送信位置への音響エネルギーの焦点合せに結果としてなる。
【００１３】
時間反転ミラー（ＴＲＭ）は、単一ポイントにおける音響焦点合せを生成する。目標は、できるだけ小さく、医療用途において、例えば腎臓結石上に直接位置決めされ、大量の音を腎臓結石に適用することによってこの腎臓結石を破壊することができるような焦点位置を有することである。
【００１４】
他の効果は、モデルベースのスピーカ配列制御である。１つのモデルベースのアプローチは、ビーム形成である。特に、ビーム形成は、トランスミッタまたはレシーバのグループの指向特性の意図された変更を意味する。これらのグループのための係数／フィルタは、モデルに基づいて演算することができる。スピーカアレイの方向を持った放射は、各スピーカに対して個々に放射信号の適切な操作を行うことによって得ることができる。信号遅延および／または信号スケーリングを含むスピーカ特定のデジタル係数を用いることによって、指向性は一定の制限内で制御可能である。スピーカと意図された焦点ゾーンの間の信号伝搬遅延が逆転され、この逆転された信号遅延が各スピーカチャンネルに対するオーディオ信号のスピーカ特有の信号遅延として用いられるとき、焦点ゾーンを創生することができる。遅延係数の分配およびスピーカ特有の信号値の選択または一般に言ってスピーカ特有の伝達関数の選択は、焦点ゾーンに影響する。
【００１５】
他のモデルベースの方法は、波動場合成またはバイノーラル・スカイである。モデルベースは、波動場合成またはバイノーラル・スカイのためのフィルタまたは係数を生成する方法に関する。スピーカに特有の信号操作を実行することによって、放射信号は、全てのスピーカの波動場貢献度の重畳が、合成される音場の近似画像に結果としてなるというような方法で操作される。この波動場は、一定の制限において、合成された音源の位置的に正しい検出を可能にする。いわゆる焦点合せされた音源のケースでは、焦点位置にそれほど近くない位置における音源の環境と比較して、焦点合せされた音源の位置に近い有意の信号レベルの増加を知覚するであろう。モデルベースの波動場合成用途は、個々のスピーカに対する遅延とスケーリングを演算することを含むデジタルフィルタリングを用いる波動場のオブジェクト指向の制御合成に基づいている。
【００１６】
バイノーラル・スカイは、リスナーの位置を検出するシステムに基づいてリスナーの耳の前に配置される焦点合せされた音源を用いる。ビーム形成方法および焦点合せされた波動場合成音源は、一定のスピーカセットアップを用いて実行することができ、それにより複数の焦点ゾーンを生成することができ、信号またはマルチチャンネルの再現が得られる。モデルベースの方法は必要な演算リソースに関して有利であり、これらの方法は必ずしも測定に基づいているわけではない。
【００１７】
非特許文献１は、時間反転焦点合せ技術について詳細に述べている。
【００１８】
非特許文献２は、仮想音響の再生システムを理論と実際において開示する。このシステムは、波動場合成、バイノーラル技術およびトランスオーラルオーディオを結合する。仮想音源の安定した位置は、向きを変えたり、頭部を回転したりすることが可能なリスナーのために達成される。リスナーの頭部上に配置される円形のアレイ、および、スピーカに接続されるフィルタのＦＩＲフィルタ係数は、頭部トラッカによって届けられる方位情報に基づいて算出される。
【００１９】
特許文献１は、複数のスピーカによるバイノーラル信号（人工頭部信号）の再生のための構成を開示する。再生されたバイノーラル信号におけるクロストーク成分をフィルタリングする同じクロストーク・キャンセリング・フィルタを、全ての頭の方向に対して用いることができる。スピーカ再生は、スピーカ配列の助けによる音場合成を用いる仮想トランスオーラル化音源によって遂行される。仮想トランスオーラル化音源の位置は、リスナーの頭部の探知された回転運動に基づいて、リスナーの耳とトランスオーラル化音源の相対位置がいかなる頭部の回転運動に対しても一定であるように動的に変えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】国際公開第２００７／１１００８７号
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】M. Fink、超音波分野の時間反転−パート１：基本原理、超音波、強誘電体および周波数制御に関するＩＥＥＥ会報、１９９２年９月、第３９巻、第５号
【非特許文献２】D. Menzel 他、バイノーラル・スカイ：バイノーラル・ルーム合成のための仮想ヘッドホン、ＩＲＴミュンヘンレポート、２００５、http://www.tonmeister.de/symposium/2005/np#pdf/RQ4.pdf にて利用可能
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ＴＲＭ法は、フィルタ係数に有用な結果を提供し、所定の位置において有意の音響焦点合せ作用を得ることができることが分かっている。しかしながら、ＴＲＭ法は、例えば結石砕石術の医療用途において効果的に適用されるが、オーディオ用途において有意の障害があり、音楽または話し言葉を含むオーディオ信号を焦点合せしなければならない。焦点合せゾーンおよび焦点合せゾーンの外の位置において知覚される品質は、ＴＲＭ法により得られるフィルタ特性によって生じる有意の迷惑なプリエコーのために劣化する。それは、これらのフィルタ特性が、時間反転処理のために、フィルタインパルス応答の「主要部分」に追従されるインパルス応答の長い最初の部分を有するからである。
【００２３】
それ故、本発明の目的は、フィルタ特性を生成するための改良されたコンセプトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この目的は、請求項１によるフィルタ特性を生成する装置、請求項１４によるフィルタ特性を生成する方法、または請求項１５によるコンピュータプログラムによって達成される。
【００２５】
本発明によれば、プリエコーに関する課題は、時間反転されたインパルス応答の最大値の前に生じるインパルス応答部分が振幅において低減されるように、非逆転または逆転インパルス応答を修正することによって対処される。
【００２６】
好ましい実施形態において、インパルス応答部分の振幅低減は、人間の耳のプリマスキング特性を記述する音響心理学的プリマスキング特性に基づいて、問題の部分の検出なしに実行することができる。しかしながら、反転されたインパルス応答において生ずる全ての反射を完全に減衰することは好ましくない。好ましくは、反転されたまた反転されていないインパルス応答において最も強い離散的な反射が検出され、 これらの最も強い反射の各々は、この反射の前にプリマスキング特性を用いた減衰が実行され、この反射の後にポストマスキングを用いた減衰が実行されるように処理される。
【００２７】
他の用途では、知覚可能なプリエコーに結果としてなるインパルス応答の問題の部分の検出が実行され、これらの部分の選択された減衰が実行される。他の実施形態において、検出は、反転されたインパルス応答の他の部分に結果としてなることができ、それはより良い音響体験を得るために、拡張／増強することができる。このような状況において、これらは、スピーカフィルタのフィルタ特性を取得するためにインパルス応答の最大値の前か後に配置することができるインパルス応答の部分である。
【００２８】
修正は、音響心理学で知られているように、通常は人間のプリマスキング時間スパンはポストマスキング時間スパンより非常に小さいという事実のため、時間反転されたインパルス応答の最大値の時間的に前の部分は、通常は最大値の後の部分よりも操作されなければならないという状況に結果としてなる。
【００２９】
更なる実施形態において、時間反転ミラーリングによって取得されるフィルタ特徴は、より鋭くない焦点合せ、および、それ故により大きい焦点ゾーンが得られるように、時間および／または振幅に関して、好ましくはランダムな方法で操作される。
【００３０】
他の実施形態は、近接して配置されたいくつかの焦点位置に対する測定を実行することによって、より幅広い焦点音響を得る。焦点位置を重ね合せることによって、より幅広い焦点ゾーンが得られる。
【００３１】
本発明の他の実施形態は、時間反転ミラーリング結果に基づく数値最適化のための開始値を生成する方法に関する。これらの開始値は、最終結果にかなり近くなければならず、それ故に、良好で迅速な変換パフォーマンスを有する数値最適化に結果としてなる。
【００３２】
本発明の他の実施形態は、焦点合せゾーンを生成するモデルベースの方法に基づいている。人間の頭部または人の耳の位置または方向を視覚的に検出するために、カメラと画像解析器が用いられる。このシステムは、それ故に、視覚による頭部／顔面トラッキングを実行し、この視覚による頭部／顔面トラッキングの結果をビーム形成または波動場合成のようなモデルベースの焦点合せアルゴリズムを制御するために用いる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明の好ましい実施形態は、添付図面に関して引き続いて述べられる。
【図１】実施形態によるフィルタ特性を生成する装置である。
【図２】実施形態によるスピーカセットアップと視覚による頭部／顔面トラッキングシステムである。
【図３ａ】測定されたインパルス応答、時間反転／ミラー化されたインパルス応答およびいくつかの修正された反転インパルス応答を示す。
【図３ｂ】測定されたインパルス応答、時間反転／ミラー化されたインパルス応答およびいくつかの修正された反転インパルス応答を示す。
【図３ｃ】測定されたインパルス応答、時間反転／ミラー化されたインパルス応答およびいくつかの修正された反転インパルス応答を示す。
【図３ｄ】測定されたインパルス応答、時間反転／ミラー化されたインパルス応答およびいくつかの修正された反転インパルス応答を示す。
【図３ｅ】測定されたインパルス応答、時間反転／ミラー化されたインパルス応答およびいくつかの修正された反転インパルス応答を示す。
【図３ｆ】測定されたインパルス応答、時間反転／ミラー化されたインパルス応答およびいくつかの修正された反転インパルス応答を示す。
【図４ａ】音響再生ゾーン内に１つ以上の音響焦点合せ位置を有する実施態様の概略図を示す。
【図４ｂ】数値最適化の開始値を生成する処理の概略図を示す。
【図５ａ】図２の実施形態のフィルタ特性生成器の好ましい実施態様を示す。
【図５ｂ】図２のフィルタ特性生成器の代替実施態様を示す。
【図６】インパルス応答の修正の基礎となる人間聴覚系のマスキング特性を示す。
【図７ａ】図２の実施形態の波動場合成の局面におけるホイヘンスの原理の説明図である。
【図７ｂ】図２の実施形態の焦点音源（左側）および２１／２−Ｄ焦点合せオペレータ（右側）の原理を示す。
【図７ｃ】図２の実施形態のスピーカアレイの後方(左)および前方(右)に配置される仮想音源の再生音を示す。
【図８ａ】記録タスク（左側）および再生タスク(右)を備える時間反転ミラー化（ＴＲＭ）処理を示す。
【図８ｂ】時間反転／ミラー化されたインパルス応答の取得に有用な演算を示す。
【図９】ＴＲＭ処理のような測定ベースの処理から開始値を受信するように構成されたリスニングルームにおける音響伝搬の数値モデルを示す。
【図１０】図９の実施形態に有用な一次関数および二次関数から成る電気音響伝達関数を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、音響再生ゾーンに関して定義された位置において少なくとも３つのスピーカに接続可能なフィルタのフィルタ特性を生成する装置を示す。好ましくは、１０以上またはさらに１５以上のスピーカのような、より多数のスピーカが用いられる。装置は、スピーカに関連したインパルス応答を時間反転するインパルス応答反転器１０を備える。これらのスピーカに関連したインパルス応答は、インパルス応答生成器１２によって実行される測定ベースの処理において生成することができる。インパルス応答生成器１２は、測定タスク中にＴＲＭ測定を実行するときに通常用いられるようなインパルス応答生成器とすることができる。
【００３５】
インパルス応答反転器１０は、時間反転されたインパルス応答を出力するように構成され、各インパルス応答は、音響再生ゾーン内の音響焦点合せ位置からそれに関連したインパルス応答を有するスピーカへの音響伝送路、または、その位置からスピーカへの逆伝送路を記述する。
【００３６】
図１に示された装置は、ライン１４ａで示されたような時間反転されたインパルス応答を修正する、または、ライン１４ｂで示されたような反転前のインパルス応答を修正する、インパルス応答修正器１４を更に備える。
【００３７】
実施形態において、インパルス応答修正器１４は、フィルタのためのフィルタ特性を取得するために、時間反転されたインパルス応答の最大値の前に生ずるインパルス応答部分が振幅において低減されるように、時間反転されたインパルス応答を修正するように構成されている。修正されたおよび反転されたインパルス応答は、ライン１６で示されたような直接制御するプログラム可能なフィルタに対して用いることができる。しかしながら、他の実施形態において、これらの修正されたおよび反転されたインパルス応答は、これらのインパルス応答を処理するプロセッサ１８に入力することができる。処理の方法は、異なる焦点合せゾーンに対する応答の結合、より広い焦点合せゾーンを取得するためのランダム修正、または修正されたおよび反転されたインパルス応答を開始値その他として数値最適化器に入力することを含む。
【００３８】
好ましい実施形態において、装置は、出力されるインパルス応答生成器１２の出力またはインパルス応答反転器１０の出力に接続される、またはスピーカによって放射された音響を解析する他のいかなる音響解析ステージにも接続される、アーチフェクト検出器１９を備える。アーチフェクト検出器１９は、インパルス応答または時間反転されたインパルス応答のどの部分が、時間反転されたインパルス応答または修正された時間反転インパルスを用いてプログラムされるフィルタに接続されたスピーカによって放射される音場におけるアーチフェクトの原因であるかを解明するために、入力データを解析するように動作する。従って、アーチフェクト検出器１９は、修正器制御信号ライン１１を介してインパルス応答修正器１４に接続される。
【００３９】
図２は、音響再生ゾーン内で１つ以上の音響焦点合せ位置を有する音場を生成する再生システムを示す。音響再生システムは、フィルタ処理されたオーディオ信号を受信する複数のスピーカＬＳ１、ＬＳ２、…、ＬＳＮを備える。スピーカは、図２に示されたように、音響再生ゾーンに関して特定の空間的に異なる位置に配置される。複数のスピーカは、直線配列、円形配列、または、さらにより好ましくはスピーカの行と列から成る二次元配列のようなスピーカアレイを備えることができる。配列は、必ずしも矩形配列である必要はなく、一定の平らなまたは湾曲した平面における少なくとも３つのスピーカのいかなる二次元配置も含むことができる。３つ以上のスピーカを二次元配置に用いることができるが、三次元配置にも用いることができる。
【００４０】
音響再生システムは、複数のプログラム可能なフィルタ２０ａ−２０ｅを備え、各フィルタは関連するスピーカに接続され、各フィルタはライン２１を介して提供される時間変化するフィルタ特性にプログラム可能である。システムは、スピーカに関して定義された位置に配置された少なくとも１つのカメラ２２を備える。カメラは、異なる時刻における音響再生ゾーンの頭部または音響再生ゾーンの頭部の部分の画像を生成するように構成されている。画像解析器２３は、画像を解析して各時刻における頭部の位置または方向を判定するために、カメラに接続されている。
【００４１】
システムは、画像解析器２３によって判定された頭部の位置または方向に応じて、プログラム可能なフィルタのための時間変化するフィルタ特性（２１）を生成するフィルタ特性生成器２４を更に備える。実施形態において、フィルタ特性生成器２４は、頭部の位置または方向の時間変化に従って音響焦点合せ位置が時間変化するように、フィルタ特性を生成するように構成されている。
【００４２】
フィルタ特性生成器２４は、図１に関連して述べられたように実現することができ、または、代わりに図５ａまたは図５ｂに関連して述べられるように実現することができる。
【００４３】
図２に示されたオーディオ再生システムは、ＣＤまたはＤＶＤプレーヤのような任意の種類のオーディオソースまたはＭＰ３またはＭＰ４デコーダのようなオーディオデコーダ、その他であり得るオーディオソース２５を更に備える。オーディオソース２５は、特定のスピーカＬＳ１−ＬＳＮに関連付けられたいくつかのフィルタ２０ａ−２０ｅに、同じオーディオ信号を供給するように構成されている。オーディオソース２５は、同じ音響再生ゾーンに関してさえ配置することができる図２に示されない他の複数のスピーカに接続される他のオーディオ信号の付加的出力を備えることができる。
【００４４】
図３ａは、例えば、ＴＲＭシナリオにおける伝送路を測定することによって取得することができる例示的なインパルス応答を示す。もちろん、現実のインパルス応答は、図３ａに示されたような鋭いエッジまたは直線を有しない。それ故、真のインパルス応答は、それほど顕著な輪郭を有しないかも知れないが、通常は、最大部分３０ａ、理想的なケースにおいて無限に増加する通常急速に増加する部分３０ｂ、減少する部分３０ｃおよび散漫な残響部分３０ｄを有する。通常は、インパルス応答は、有界であり、Ｔに等しい全長を有する。
【００４５】
図３ｂは、時間反転された／ミラー化されたインパルス応答を示す。図３ｂに示されるように、異なる部分の順序は同じであるが、反転されている。ここで、最大部分は、図３ａの最大部分の始まりｔmよりも後の時刻ｔmにおいて始まることが明らかになる。この時刻ｔmの時間において後のポイントへの時間シフトがプリエコーアーチフェクトを創生する原因となることが分かっている。具体的には、プリエコーアーチフェクトは、図３ｂの時間反転されたインパルス応答部分３０ｃ、３０ｄによって表わされた音響再生ゾーンにおける音響反射によって生成される。図３ｂに付加的に示されるように、時間反転されたインパルス応答は、図３ａのインパルス応答を、図３ｂのｈの引数において「−ｔ」で表される縦軸に関してミラーリングすることによって生成される。次に、ミラー化されたインパルス応答は、図３ｂのｈの引数において「２Ｔ」で示される２Ｔによって右にシフトされる。
【００４６】
引き続いて、インパルス応答または時間反転されたインパルス応答の好ましい修正が、図３ｃ〜図３ｆに関して述べられる。インパルス応答の修正は、図１の１４ａまたは１４ｂで示されたように、反転の前または後に行うことができることが強調される。
【００４７】
図３ｃにおいて、散漫な部分３０ｄが検出され、０にセットされる。この検出は、図１のアーチファクト検知器１９において、図３ｃのなかで示される一定の臨海振幅ａ1以下の振幅を有するインパルス応答部分を探すことによって、実行することができる。好ましくは、この振幅ａ1は、インパルス応答の最大振幅ａmの５０％より小さく、インパルス応答の最大振幅ａmの１０％と５０％の間である。これは、迷惑なプリエコーに寄与するとわかったが、時間反転ミラーリング効果に有意に寄与しないとわかった、散漫な反射をキャンセルする。本実施形態において、インパルス応答修正器１４は、時間反転されたインパルス応答の開始から、時間反転されたインパルス応答において時間反転されたインパルス応答の振幅（ａ1）が生じる位置まで延び、時間反転されたインパルス応答の最大振幅（ａm）の１０％〜５０％の間である、時間反転されたインパルス応答またはインパルス応答の部分を、ゼロにセットするように動作する。
【００４８】
好ましくは、インパルス応答修正器１４は、最大振幅（ａm）の時刻（ｔn）に時間的に続き、修正すべきでない部分（３０ａ，３０ｂ）が５０〜１００ｍｓの間の値の時間長を有する、時間反転されたインパルス応答の修正に結果としてなる修正を実行しないように動作する。
【００４９】
図３ｄは、部分３０ｄの修正の代わりにまたは加えて、部分３０ｃが同様に修正される、更なる修正を示す。この修正は、図６に示される音響心理学的マスキング特性によって影響される。このマスキング特性および付随する効果は、Fastl, Zwicker、音響心理学、実際とモデル、スプリンガー、２００７、７８−８４頁において詳細に述べられている。図６が図３ｄと比較されるとき、一般に、インパルス応答の部分３０ｂは、図６の「ポストマスキング」カーブの下にある程度隠されるので、ポストマスキングは、知覚できるポストエコーを回避するまたは少なくとも低減するために十分に長いことが明らかになる。
しかしながら、プリマスキング効果の時間範囲は約２５ミリ秒であるので、より長い部分３０ｃ、３０ｄは図６のプリマスキングカーブの下に隠されない。図６の状況と発明の用途の違いは、図６の妨害音は２００ｍｓの雑音信号であり、反射は２００ｍｓより短いことである。にもかかわらず、離散的な反射を識別し、減衰のために比較的長い時定数が用いられる反射に続く領域よりも短い時定数を持つ反射の前の領域を減衰することは、認知可能な利点をもたらす。この手続は、マスキング特性が各離散的反射に適用されるように、各離散的反射に対して繰り返される。
【００５０】
それ故、部分３０ｃが修正される時間反転されたインパルス応答の修正が、容認できない方法で音響焦点合せ効果に否定的に影響することなく、迷惑なプリエコーを有意に低減することに結果としてなることが判った。好ましくは、図３ｄに示されたような減衰する指数関数のような単調減少関数が用いられる。好ましくいこの関数の特性は、プリマスキング関数によって決定される。実施形態において、修正は、時刻ｔmの前の２５ミリ秒において、部分３０ｃがマスキングカーブのように、ゼロに近づかないようになる。しかしながら、最大時刻ｔmの前の２５ミリ秒の時間において、時間反転されたインパルス応答が、最大振幅ａmの５０％以下またはさらに１０％以下である振幅ａ2の振幅値を有するように修正が実行されるとき、焦点合せを維持しながらのプリエコーの低減が得られる。
【００５１】
図３ｅは、選択された反射が一定程度減衰される状況を示す。インパルス応答における選択された反射の時間座標ｔsは、「他の解析」として図１に示された解析を介して識別することができる。この「他の解析」は、例えば、減衰された選択反射なしにフィルタによって生成される音場の分解に基づく経験的解析とすることができる。他の変形例は、選択された反射の経験的減衰と、この種の手順がより少ないプリエコーに結果としてなったかどうかの引き続く解析のセッティングである。
【００５２】
他の修正は、選択された反射を増強することさえできる。反射が増幅される解析およびインパルス応答における対応する時間座標は、図３ｅに関連して述べられたのと同様の方法で検出することができる。
【００５３】
本発明の実施形態において、プリエコーを最小化し、より良好な信号品質が得られるように、時間インパルス応答は修正され、またはウィンドウ化される。しかしながら、直接信号、すなわち最大部分の前にタイムリーにインパルス応答に（フィルタに）コード化される情報は、焦点合せ性能に対して責任がある。それ故、この部分は完全には取り除かれない。その代わりに、インパルス応答または時間反転されたインパルス応答の修正は、時間反転されたインパルス応答の部分のみがゼロに減衰される一方、他の部分が全く減衰されないまたはゼロの値より上の一定の割合に減衰されるような方法で行われる。他の修正は、最大の前の全ての部分が減衰されるが、この全ての部分より少ない部分がゼロにセットされる、または、いかなる部分も全くゼロにセットされないが、減衰の前の値に関して少なくとも１０％減衰されるというような方法で減衰されるだけである。
【００５４】
好ましくは、関連する反射がインパルス応答において検出される。これらの検出されたインパルス応答は、信号品質を有意に低減することのなくインパルス応答に残すことができる。このように、アーチファクト検知器１９は、必ずしもアーチファクトのための検知器である必要はなく、有用でない反射が非関連の反射に関係するインパルス応答の振幅を減衰させることによって減衰または除去することができる反射を生成するアーチファクトとみなすことを意味する有用な検出のための検出器であってもよい。
【００５５】
このように、直接信号、すなわち時刻ｔmの前に放射されたエネルギーは低減することができ、信号品質の改善に結果としてなる。
【００５６】
図４ａは、例えば図２において示すような複数の音響焦点合せ位置を生成する処理の好ましい実施態様を示す。ステップ４０において、第１と第２およびおそらくはさらに多い音響焦点合せ位置のためのスピーカに対してインパルス応答が提供される。例えば、２０個のスピーカがあるとき、１つの焦点合せゾーンに対して２０個のフィルタ特性が提供される。それ故、２つの音響焦点合せゾーンと２０個のスピーカが存在するとき、ステップ４０は、４０個のフィルタ特性の生成／供給に結果としてなる。これらのフィルタ特性は、好ましくはフィルタインパルス応答である。ステップ４１において、これらの４０個の全てのインパルス応答が時間反転される。ステップ４２において、各時間反転されたインパルス応答が、図１および図３ａ〜３ｆに関連して述べられた手順のいずれかによって修正される。次に、ステップ４３において、修正されたインパルス応答が結合される。具体的には、時間インパルス応答が時間離散形式で与えられるとき、同じ１つのスピーカに関係する修正されたインパルス応答が結合され、好ましくはいくつかのサンプル方法によるサンプルにおいて合計される。２つの音響焦点合せゾーンおよび２０個のスピーカの実施例において、２つの修正されたインパルス応答が１つのスピーカに対して加算される。
【００５７】
代替の実施形態では、ステップ４２は、ステップ４１の前に実行することができる。
【００５８】
さらに、未修正のインパルス応答は互いに加算することができ、引き続いて、各スピーカに対する結合インパルス応答の修正を実行することができる。
【００５９】
このように、いくつかの焦点位置は同時に生成され、焦点位置の距離および数量は音響焦点合せゾーンの意図された有効範囲によって決定される。焦点位置の重ね合わせは、より広い焦点ゾーンに結果としてなる。
【００６０】
本発明の更なる実施形態において、単一の焦点ゾーンのために取得されるインパルス応答は、焦点合せ効果を低減するため、修正されるかまたは時間において不鮮明にされる。これは、より広い焦点ゾーンに結果としてなる。好ましい実施形態において、インパルス応答は、修正の前の対応するふるまいの１０％未満の振幅量または時間量によって修正される。好ましくは、時間における修正は、例えば１％のように、時間値の１０％よりさらに小さい。好ましくは、時間および振幅の修正は、ランダムにまたは疑似ランダムに制御される、または、例えば経験的に生成することができる完全に決定論的パターンによって制御される。
【００６１】
この手順は、小さい焦点ポイントの周辺の空間的に定義され、抑制された音圧の増加に結果としてなり、ポイントのような焦点合せゾーンが得られるだけでなく、人の頭部をカバーするエリアのようなより大きなエリアを有する音響焦点合せが得られる。音響エネルギーの集中は、もちろん、急に減少しない。それ故、音響焦点合せ位置の境界は、音響焦点合せ位置における最大音響エネルギーと比べて５０％の音響エネルギーの減少のようないかなる尺度によっても定義することができる。同様に、音響焦点合せゾーンの境界を定義するために、他の尺度を適用することができる。
【００６２】
図４ｂは、例えば、図１のプロセッサ１８に実装することができる更なる好ましい実施態様を示す。ステップ４４において、数値最適化のための最適化目標が定義される。これらの最適化目標は、好ましくは焦点合せゾーンにおける一定の空間位置での音響エネルギー値および、代わりにまたは付加的に、特定のポイントに配置されるべき有意に低減された音響エネルギーを有する位置である。ステップ４５において、ステップ４４で定められたような最適化目標に関連するフィルタのフィルタ特性が、前に述べたＴＲＭメソッドのような測定ベースの方法を用いて提供される。ステップ４６において、開始値として測定ベースのフィルタ特性を用いて、数値最適化が実行される。ステップ４７において、最適化結果すなわちステップ４６において定義されたようなフィルタ特性が、音響再生の間オーディオ信号フィルタリングに適用される。この手順は、より少ない演算時間と、それ故に数値最適化アルゴリズムのより良好な利用性能が得られるような、数値最適化アルゴリズムの改善された集束性能に結果としてなる。特定の用途は、モバイル機器に対して、測定方法に基づくフィルタ特性の供給が演算時間量およびそれ故に演算リソースを大幅に低減する効果である。この手順は、付加的に、利用可能なスピーカセットアップによって定義される一定の周波数範囲に対する音圧の定義された増加に結果としてなる。
【００６３】
図５ａは、図２のフィルタ特性生成器２４のモデルベースの実施態様を示す。具体的には、フィルタ特性生成器２４は、パラメータ化されたモデルベースのフィルタ生成エンジン５０を備える。生成エンジン５０は、入力として、画像解析器２３によって算出された位置または方向パラメータのようなパラメータを受信する。フィルタ生成エンジン５０は、このパラメータに基づいて、波動場合成アルゴリズム、ビーム形成アルゴリズムまたは閉鎖連立方程式のようなモデルアルゴリズムを用いて、フィルタインパルス応答を生成し、演算する。フィルタ生成エンジンの出力は、再生に直接適用することができるか、または、代わりに開始値として数値最適化エンジン５２に入力することができる。開始値は、再び、数値最適化が高い集束性能を有するような非常に有用な解法を表す。
【００６４】
図５ｂは、図５ａのパラメータ化されたモデルベースのフィルタ生成エンジン５０がルックアップテーブル５４に置き換えられた代替の実施形態を示す。ルックアップテーブル５４は、入力インターフェイス５５ａと出力インターフェイス５５ａを有するデータベースとして編成されてもよい。データベースの出力は、図５ａのアイテム５２に関連して述べられるように、補間器５６を介して後処理することができ、またはフィルタ特性として直接用いることができ、または数値最適化への入力として用いることができる。ルックアップテーブル５４は、各スピーカに対するフィルタ特性が一定の位置／方向に対して記憶されるように編成することができる。このように、図２に示されたように一定の光学的に検出された頭部または耳の位置または方向は、インターフェイス５５ａに入力される。次に、データベースプロセッサ（図５ｂに示されない）は、この位置／方向に対応するフィルタ特性をサーチする。発見されたフィルタ特性は、出力インターフェイス５５ｂを介して出力される。位置／方向がデータベースに記憶された２つの位置／方向値の間の値を有するとき、これらの２つのフィルタ特性のセットを出力インターフェイスを介して出力することができ、補間器５６において補間のために用いることができる。
【００６５】
波動場合成法は、図７ａ〜７ｂに関して更に詳細に述べられるように、好ましくは図２のフィルタ特性生成器２４に適用される。ホログラフィックアプローチを音響に適用することによって、波動場合成（ＷＦＳ）と呼ばれる新しい音響再生法が１９８０年代の後半に導入された。全てのオーディオシステムは、広いリスニングエリアにわたってオリジナルの音波面の再生を目指すので、ＷＦＳは、全てのリスニング空間におけるその自然な時間的および空間的性質を有するオリジナルの波動場の正確な表現を可能にし、それ故に精巧なリスニング経験を提供する。
【００６６】
ＷＦＳの基礎をなす物理的原理は、ホイヘンスの原理（図７ａの左側）である。それは、波曲率のあらゆる位置は他の波面の起源とみなすことができることを述べる。これらの二次波面の重ね合せは、オリジナルの（一次）音源の波動場を再生する。
【００６７】
密接に配置されたスピーカの配列が、目標とされた（または一次）音場の再生のために用いられる。各スピーカのオーディオ信号は、一次および二次音源の位置に従って、よくバランスしたゲインと時間遅延、ＷＦＳパラメータによって個々に調整される。これらのパラメータの演算のため、オペレータが開発された。いわゆる２  １／２Ｄオペレータ（式）は、二次元のスピーカセットアップに対して有用であり、全てのスピーカがリスニングエリアを定義する平面に配置されていることを意味する（図７ａの右側）。
【００６８】
波動方程式の時間不変特性のため、リスニングエリアの内側に位置決めされたオーディオイベントの合成を達成するオペレータを開発することも可能である（図７ｂの式）。スピーカ配列は、ここで、空間の１つの単一ポイント、いわゆる焦点において集束する凹波面を放射する。このポイントを超えて、波面の曲率は、凸状であって拡散する「自然な」点音源のケースである。その事実において、いわゆる焦点合せされた音源は、焦点位置の前のリスナーにとって正しく知覚することができる。
【００６９】
焦点合せされた音源に対する２  １／２Ｄオペレータの定式化の観察（図７ｂを参照）は、次の２つの主要な差異を指摘する。
・位相シフトに結果としてなる周波数依存パートの修正
・凹波面伝搬に対応する指数の変化
【００７０】
引き続いて、ＴＲＭテクニック（時間反転されたミラーテクニック）が、図８ａおよび８ｂに関して更に詳細に述べられる。
【００７１】
時間反転された音響は、全て伝搬時間の反転に基づく、音響学における各種の実験およびアプリケーションの一般名である。その処理は、腎臓結石を破壊するため、材料中の欠陥を検出するため、または潜水艦の水中通信を強化するために、時間反転ミラーに対して用いることができる。
【００７２】
時間反転された音響は、可聴周波数範囲にも適用することができる。この原理に帰属して、焦点合せされたオーディオイベントを残響環境において達成することができる。
【００７３】
音の空気中のソース自由体積における伝搬は、特性波動方程式によって与えられる。
【００７４】
いかなる物理的処理の時間反転も、２つの仮説に関係する。まず第１に、物理的処理は、例えば線形音響のケースである時間反転に不変でなければならない。第２の前提条件として、処理の境界条件を注意深く考慮する必要がある。吸収は、時間反転された再生処理を妨げる情報の欠如につながる。この条件は、実世界の実施態様をカバーすることが難しく、いくらかの簡略化の必要性につながる。加えて、吸収は、時間反転された再生処理に影響する情報の欠如につながる。
【００７５】
図８ａに時間反転処理の記述が描かれる。変換器と音源の間に同様に不均質材料があってもよい。この処理は、次の２つのサブタスクに分けることができる。
・記録タスク：所望の焦点に位置決めされた音源が音を放射する。音響波面が音源の方へ伝搬する。この波面は容積境界で記録されなければならない。
・再生作業：この段階では、記録されたオーディオ信号は後方に伝達され、信号の時間反転されたバージョンが容積境界から放射されたことを意味する。形成された波面は、最初の音源の方向に伝搬し、焦点合せされた音響イベントを創生するオリジナルの音源位置において再び焦点を合せる。
【００７６】
2011517908.tif 000003
【００７７】
再生ステップ（図８ｂの式）の結果ｒi（ｔ）は、伝達関数ｈi（ｔ）の空間自己相関ｈac,I（ｔ）と解釈することもできる。
【００７８】
引き続いて、数値最適化／最適制御テクニックが、図９および１０に関して述べられる。
【００７９】
波動方程式の数値解放に基づいて、例えば代表的なリスニングルームにおける音響伝搬を、一組の変換器とレシーバの間の音響条件を記述する多次元的線形方程式を用いてモデル化することができる（図９）。所望の音場再生を得る一般的アプローチは、スピーカドライブ信号を適当な補償フィルタによってプリフィルタすることである。
【００８０】
出力信号ｙ［ｋ］は、フィルタマトリクスＷによる入力信号ｘ［ｋ］の畳み込みの結果である。最適化処理の間、現実の音響条件を補償するため、エラー出力ｅ［ｋ］がＷの適応に用いられる。
【００８１】
このような「多重入力多重出力」システム（ＭＩＭＯ）は、適応制御技術から利用可能であり、仮想音響アプリケーションに適している。逆フィルタ問題の最適化は、いくつかのよく知られたアプローチを用いることによってなすことができる。
【００８２】
与えられた問題に対して、この時点では、「多重入力−出力反転理論」（ＭＩＮＴ）のようなワンステップ逆転アプローチは好ましくない。マトリクスＷの大きさは、スピーカの数およびフィルタの長さによって定義され、それ故にワンステップ逆転のための主メモリおよびプロセッサパワーの問題を生ずる。
【００８３】
「多重誤差最小自乗平均」アプローチ（ＭＥ−ＬＭＳ）を用いることによって、Ｗの逆転を解くために反復的な逆転処理が用いられるため、この問題は是正される。ネイティブのＬＭＳ最適化の収束を強制することは、重要でないポイントにおけるアルゴリズムの精度を減少させることと異なって、空間重み係数を導入することに役立つことができる。
誤差関数ｅ［ｋ］は変更される。
【００８４】
伝送路（図９）は、各スピーカ（二次音源）とマイクロフォン（二次ＥＡＴＦ）の間のＥＡＴＦによって特徴づけられる。一次ＥＡＴＦは、焦点（一次音源）とマイクロフォンの間の所望の音響伝搬を記述する。焦点がリスナーの位置であるケースでは、一次ＥＡＴＦは、距離の法則に関して容易に演算することができる。
【００８５】
測定によって、完全な電気音響伝達関数（二次ＥＡＴＦ）は、スピーカ特性を含む伝送路Ｃの記述を供給する。加えて、ターゲット関数（一次ＥＡＴＦ）は、所望の音響ファイルされた再生を定義するように設計することができる。
【００８６】
引き続いて、インパルス応答の修正の更なる変形例が述べられる。図３ａ〜３ｆに示されてない１つの更なる実施形態は、インパルス応答からノイズを抽出するためのインパルス応答のフィルタリングである。このフィルタリングは、インパルス応答における現実のピークのみが残留し、ピークの間またはピークの前の部分がゼロにセットされるかまたは高い程度まで低減されるようにインパルス応答を修正するために実行される。このように、インパルス応答の修正は、インパルス応答の極大間の部分であってそれ自身は極大でない部分が減衰される、または除去されさえする、すなわちゼロに減衰される、フィルタリングオペレーションである。
【００８７】
インパルス応答の他の修正は、マイクロフォン配列測定の使用に基づくＴＲＭ法を招く。本実施形態において、マイクロフォン配列は、所望の音響焦点位置の周辺に配置される。次に、マイクロフォン配列における各マイクロフォンに対して演算されたインパルス応答に基づいて、マイクロフォン配列によって定義されたエリアのなかの一定の焦点位置に対する所望のインパルス応答が演算される。具体的には、マイクロフォン配列のインパルス応答は、マイクロフォン配列のなかの特定の焦点位置に関する情報および除去される一定の空間方向に関する情報を付加的に受信するように構成された演算アルゴリズムに入力される。次に、図２に示されたように、カメラシステムから来ることができるこの情報に基づいて、実際のインパルス応答または実際の時間反転されたインパルス応答が演算される。
【００８８】
図１が考慮されるとき、マイクロフォン配列における各マイクロフォンに対して生成されるインパルス応答は、インパルス応答生成器１２の出力に対応する。インパルス応答修正器１４は、一定の位置および／または空間方向の一定の選択物／非選択物を入力として受信するアルゴリズムによって表され、マイクロフォン配列の実施形態におけるインパルス応答修正器の出力は、インパルス応答または逆転されたインパルス応答を有する。
【００８９】
図２の更なる実施形態において、頭部／顔面トラッキングの実施形態は、少なくとも１つのカメラを用いて、音響再生ゾーンのなかのリスナーの位置と方位を判定するように動作する。リスナーの位置と方位に基づいて、ビーム形成や波動場合成のような音響焦点合せ位置を生成するモデルベースの方法が、検出されたリスナーの位置に従って少なくとも１つの焦点ゾーンが修正されるようにパラメータ的に制御される。焦点ゾーンの方位は、少なくとも１つのリスナーが単一ゾーンにおける単一チャンネル信号またはいくつかのゾーンにおけるマルチチャンネル信号を受信するように方位付けすることができる。
具体的には、いくつかのカメラの使用が有用である。
【００９０】
具体的には、顔面認証の方法と関連するステレオカメラシステムが好ましい。画像処理のためのこの種の方法は、画像上の顔面の認識に基づいて、図２の画像解析器２３によって実行される。画像の解析に基づいて、部屋のなかの顔面の位置決めが実行される。顔面の形状に基づいて、顔面／人の視線の方向または人の耳の位置および方向の検出が可能である。
【００９１】
これらの画像パフォーマンスは、単一の対物カメラシステムを用いることによって得ることができる。しかしながら、多数のカメラを有するカメラシステムが顔面トラッキングに用いられるとき、リスナーの顔面または頭部または耳の位置および方位のより正確な判定は、解析される付加データ量に基づいて実行される。人間の視覚系に類似して動作するステレオカメラシステムを用いることによって、いくつかの画像が、比較され、深さ／距離情報の判定のために用いることができる。それ故に、画像解析器２３は、好ましくは、カメラシステム２２によって提供される画像において顔面検出を実行し、顔面検出の結果に基づいて人の頭部／耳の位置または方位を判定するように動作する。
【００９２】
音響再生システムの更なる実施形態において、画像解析器２３は、顔面検出アルゴリズムを用いて画像を解析するように動作し、画像解析器は、音響再生ゾーンに対するカメラの位置を用いて再生ゾーンのなかの検出された顔面の位置を判定するように動作する。
【００９３】
音響再生システムの更なる実施形態において、画像解析器２３は、画像のなかの顔面を検出する画像検出アルゴリズムを実行するように動作し、画像解析器２３は、顔面から導き出された幾何学情報を用いて検出された顔面を解析するように動作し、画像解析器２３は、その幾何学情報に基づいて頭部の方位を判定するように動作する。
【００９４】
音響再生システムの更なる実施形態において、画像解析器２３は、顔面から検出された幾何学情報をデータベースにおいて予め記憶された一組の幾何学情報と比較するように動作し、予め記憶された各幾何学情報は、それと関連付けられた方位情報を有し、検出された幾何学情報と最良マッチングしている幾何学情報に関連付けられた方位情報が、方位情報として出力される。
【００９５】
発明の方法は、発明の方法の一定の実現要件に従って、ハードウェアまたはソフトウェアにおいて実施することができる。実施態様は、その上に記憶された電気的に読取可能な制御信号を有し、発明の方法が実行されるようにプログラム可能なコンピューターシステムと協働するデジタル記憶媒体、特にディスク、ＤＶＤまたはＣＤを用いて実行することができる。通常、本発明は、それ故に、機械読取可能なキャリアに格納されたプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品であり、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で動作するときに、発明の方法を実行するように動作する。言い換えれば、発明の方法は、それ故に、コンピュータプログラムがコンピュータ上で動作するときに、発明の方法のうちの少なくとも１つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【００９６】
上記実施形態は、単に本発明の原理のために示されたものである。ここで記載された構成および詳細の修正および変更は、他の当業者にとって明らかであると理解される。それ故に、特許請求の範囲のスコープのみによって制限され、本願明細書に提示された具体的詳細およびその実施形態の説明によって制限されないことを意図する。
【図１】
2011517908.tif 000004
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図３ｆ】
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【図４ａ】
2011517908.tif 000012
【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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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９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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