(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間処理動作のフィルタリング組み合わせを決定する方法であって、前記フィルタリング組み合わせ
【数１】
0004624790.tif 000087
は、時間及び三次元空間での初期音場を表す係数により形成される初期音場表現
【数２】
0004624790.tif 000088
に適用されることによって、時間及び三次元空間でのその音場を表す係数により形成される修正音場表現
【数３】
0004624790.tif 000089
を提供し、前記方法が、
少なくとも１つの方向性関数からなる組によって前記処理動作を定めるステップ（２）と、
−各方向性関数の球面調和係数を確立するステップ（４）と、
−前記球面調和係数から前記フィルタリング組み合わせを決定するステップ（６）と、
を備えた、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記初期音場を表す前記係数と、前記修正音場を表す前記係数とは、フーリエ−ベッセル係数である、方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法であって、さらに、前記フーリエ−ベッセル係数の次数限界を表すパラメータ（Ｌ）を指定するステップを含む、方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の方法において、前記処理動作は、１つの方向性関数と、そして
・方向性関数として表される前記初期音場、及び
・前記処理動作の前記方向性関数、
に適用されるよう意図した所定の動作とによって定められ、
前記方法は、さらに、
−前記所定の動作に関連した重み係数を決定するステップ、
を含み、前記フィルタリング組み合わせを決定するステップ（６）は、前記球面調和係数（Ｇ）と前記重み係数（ｃ）の線形の組み合わせから各々のフィルタリング組み合わせを決定するステップ（３０）を含む、方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の方法において、前記所定の動作は、各方向に関し、前記初期音場の前記方向性関数と前記処理動作の前記方向性関数の値の乗算処理である、方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、前記乗算処理の前記重み係数
【数４】
0004624790.tif 000090
は、
【数５】
0004624790.tif 000091
で与えられ、ここで、
【数６】
0004624790.tif 000092
ここで、
【数７】
0004624790.tif 000093
ここで、
【数８】
0004624790.tif 000094
【数９】
0004624790.tif 000095
【数１０】
0004624790.tif 000096
【数１１】
0004624790.tif 000097
である、方法。
【請求項７】
請求項１から４のいずれかに記載の方法において、前記所定の動作は、各方向に関し、前記初期音場の前記方向性関数と前記処理動作の前記方向性関数の値の畳み込み処理である、方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、前記畳み込み処理の前記重み係数
【数１２】
0004624790.tif 000098
は、
【数１３】
0004624790.tif 000099
で与えられ、ここで、
【数１４】
0004624790.tif 000100
ここで、
【数１５】
0004624790.tif 000101
ここで、
【数１６】
0004624790.tif 000102
【数１７】
0004624790.tif 000103
である、方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の方法において、前記処理動作は歪みであり、
前記少なくとも１つの方向性関数からなる組は、Ｎ対の方向性関数を含み、該Ｎ対の方向性関数は、前記歪みを表す歪み対の組を形成し、
前記フィルタリング組み合わせは、前記Ｎ対の方向性関数の前記球面調和係数から決定される、
方法。
【請求項１０】
初期音場に空間処理動作を適用する方法であって、
−初期音場表現を確立するステップであって、該初期音場表現は、時間および三次元空間での前記初期音場を表す係数により形成される、ステップと、
−前記処理動作のフィルタリング組み合わせを、請求項１から９のいずれかに記載の方法にしたがって決定するステップと、
−前記フィルタリング組み合わせを前記初期音場表現に適用するステップと、
を備えた、方法。
【請求項１１】
初期音場に空間処理動作の組み合わせを適用する方法であって、
−初期音場表現を確立するステップであって、該初期音場表現は、時間および三次元空間での前記初期音場を表す係数により形成される、ステップと、
−各処理動作のフィルタリング組み合わせを決定するステップであって、前記フィルタリング組み合わせは、前記初期音場表現に適用されることによって、時間及び三次元空間でのその音場を表す係数により形成される修正音場表現を提供し、少なくとも１つの処理動作の前記フィルタリング組み合わせは、請求項１から９のいずれかに記載の方法によって実現される、ステップと、
−各処理動作の前記フィルタリング組み合わせを組み合わせることによって全フィルタリング組み合わせを決定するステップと、
−前記全フィルタリング組み合わせを前記初期音場表現に適用するステップと、
を備えた、方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、少なくとも１つの処理動作は、回転処理であり、
前記方法は、さらに、
−前記回転を表すパラメータ(θ,φ,ψ)による前記回転処理の前記フィルタリング組み合わせを、
【数１８】
0004624790.tif 000104
にしたがって決定ステップを含み、ここで、
【数１９】
0004624790.tif 000105
ここで、
【数２０】
0004624790.tif 000106
ここで、
【数２１】
0004624790.tif 000107
【数２２】
0004624790.tif 000108
【数２３】
0004624790.tif 000109
である、方法。
【請求項１３】
空間処理動作のフィルタリング組み合わせを決定するデバイスであって、前記フィルタリング組み合わせ
【数２４】
0004624790.tif 000110
は、時間及び三次元空間での初期音場を表す係数により形成される初期音場表現
【数２５】
0004624790.tif 000111
に適用されることによって、時間及び三次元空間でのその音場を表す係数により形成される修正音場表現
【数２６】
0004624790.tif 000112
を提供し、前記デバイスが、
−少なくとも１つの方向性関数からなる組によって前記処理動作を定める手段と、
−各方向性関数の球面調和係数を確立する手段と、
−前記球面調和係数から前記フィルタリング組み合わせを決定する手段と、
を備えた、デバイス。
【請求項１４】
請求項１３記載のデバイスにおいて、前記初期音場を表す前記係数と、前記修正音場を表す前記係数とは、フーリエ−ベッセル係数である、デバイス。
【請求項１５】
請求項１４記載のデバイスであって、さらに、前記フーリエ−ベッセル係数の次数限界を表すパラメータ（Ｌ）を指定する手段を含む、デバイス。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれかに記載のデバイスであって、さらに、
−前記処理動作を、１つの方向性関数と、そして
・方向性関数として表される前記初期音場、及び
・前記処理動作の前記方向性関数、
に適用されるよう意図した所定の動作とによって定める手段と、
−前記所定の動作に関連した重み係数を決定する手段と、
を含み、前記フィルタリング組み合わせを決定する手段は、前記球面調和係数（Ｇ）と前記重み係数（ｃ）の線形の組み合わせから各々のフィルタリング組み合わせを決定する手段（３０）を含む、デバイス。
【請求項１７】
請求項１３から１６のいずれかに記載のデバイスにおいて、前記所定の動作は、各方向に関し、前記初期音場の前記方向性関数と前記処理動作の前記方向性関数の値の乗算処理である、デバイス。
【請求項１８】
請求項１７記載のデバイスにおいて、前記乗算処理の前記重み係数
【数２７】
0004624790.tif 000113
は、
【数２８】
0004624790.tif 000114
で与えられ、ここで、
【数２９】
0004624790.tif 000115
ここで、
【数３０】
0004624790.tif 000116
ここで、
【数３１】
0004624790.tif 000117
【数３２】
0004624790.tif 000118
【数３３】
0004624790.tif 000119
【数３４】
0004624790.tif 000120
である、デバイス。
【請求項１９】
請求項１３から１６のいずれかに記載のデバイスにおいて、前記所定の動作は、各方向に関し、前記初期音場の前記方向性関数と前記処理動作の前記方向性関数の値の畳み込み処理である、デバイス。
【請求項２０】
請求項１９記載のデバイスにおいて、前記畳み込み処理の前記重み係数
【数３５】
0004624790.tif 000121
は、
【数３６】
0004624790.tif 000122
で与えられ、ここで、
【数３７】
0004624790.tif 000123
ここで、
【数３８】
0004624790.tif 000124
ここで、
【数３９】
0004624790.tif 000125
【数４０】
0004624790.tif 000126
である、デバイス。
【請求項２１】
請求項１３から２０のいずれかに記載のデバイスにおいて、前記処理動作は歪みであり、
前記少なくとも１つの方向性関数からなる組は、Ｎ対の方向性関数を含み、該Ｎ対の方向性関数は、前記歪みを表す歪み対の組を形成し、
前記フィルタリング組み合わせは、前記Ｎ対の方向性関数の前記球面調和係数から決定される、
デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場表現を処理して、少なくとも空間処理によって修正した音場表現を供給する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、時間および空間の関数として係数の形態とした音場表現から始まって、音場の少なくとも空間処理に対応する線形結合によって得られる、これら係数の修正表現を可能にする方法およびシステムが存在する。
【０００３】
しかしながら、可能な処理動作は限られており、全ての場合において予め決められている。
例えば、「アンビソニック」(ambisonic)という用語の下で類別されるシステムは、聴取位置に同化させた地点を中心とし、その周囲における仮装音源の角分布の形態で、音響環境の表現を用いる。
【０００４】
これらのシステムは、方位上の角度歪み、優位偏光方位での合焦、または所与の軸に対する回転のような、特定的な所定の修正のみの実行ができるに過ぎない。
加えて、これらのシステムは、その精度に関して限界がある。このため、既存のシステムでは、いずれの方向においても合焦のような処理動作は、一次数学(first-order mathematics)に対応する精度レベルに限定される、即ち、低品質の表現に適用できるに過ぎない。
【０００５】
したがって、従来技術のシステムには、音場表現のいずれの修正でも実行可能とし、特に、例えば高次の優れた品質の初期表現の場合に、修正表現を得られるようにしたものは全くないと思われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、音場表現を処理し、非常に多種多様の処理動作の実行を可能にする方法およびシステムを提供することによって、前述の問題を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、音場表現を処理し、音場の少なくとも空間処理に対応するこの処理の適用によって修正した表現を得る方法に関し、
−時間および三次元空間での音場を表す１組の係数の形態での、音場の初期表現の確立と、
−処理動作に対応し、初期表現の係数に適用するフィルタリングの組み合わせによって修正した表現の確立と、
を備え、処理動作を定めるステップを更に備えており、このステップが、
−球面調和に基づく関数の分解に対応する１組の係数の形態で、処理動作を表す１組の方向性関数を確立するステップと、
−分解に基づいてフィルタリングの組み合わせを決定し、このように定められたフィルタリングの組み合わせを初期表現の係数に適用するステップを実施して、修正表現を得るステップと、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の別の特徴によれば、
−１組の方向性関数を決定するステップは、複数の所定のフォーマットの１つまたは別の１つで、１組の指向性関数の全部または一部を直接決定するサブステップを含み、
−１組の方向性関数を決定するステップは、処理命令を自動的に解釈し、処理命令に基づいて、複数の所定のフォーマットの１つまたは別の１つで、１組の方向性関数の全部または一部を自動的に供給可能とするサブステップを含み、
−処理動作を表す１組の方向性関数は、複数の所定のフォーマットの１つまたは別の１つに応じて表現され、１組の方向性関数を確立するステップは、所定のフォーマットから、球面調和に基づいた方向性関数の分解に対応する１組の係数に変換するサブステップを含み、
−処理動作を定めるステップは、更に、処理動作に対して１組のパラメータを確立するステップを含み、
−１組のパラメータは、以下のパラメータの全部または一部から成り、
−重み係数を形成し、処理動作の性質の関数として定められた１組の定数、および
−方法の動作の限界次数を指定し、所望の数学的精度限界に対応するパラメータ、
−１組のパラメータを確立するステップは、１組のパラメータの全部または一部を直接決定するサブステップを含み、
−１組のパラメータを確立するステップは、処理命令を自動的に解釈し、処理命令に基づいて、１組のパラメータの全部または一部の自動供給を可能にするサブステップを含み、
−１組のパラメータを確立するステップは、処理動作の性質の関数として、１組の定数の全部または一部を計算するサブステップを含み、
−フィルタリングの組み合わせを決定するステップは、処理動作を表す１組の方向性関数の、球面調和に基づく分解に対応する係数の線形結合によって、フィルタリングの組み合わせを計算する少なくとも１つのサブステップを含み、
−線形結合によって計算するサブステップは、１組の定数を重み係数として用い、
−手順を複数回繰り返し、種々の計算サブステップから得られたフィルタリングの組み合わせを互いに組み合わせて、初期表現の係数に適用するフィルタリングの組み合わせを形成し、
−計算サブステップの結果は、初期表現の係数に適用するフィルタリングの組み合わせを直接形成し、
−前述の処理が畳み込み処理であり、
−前述の処理が窓処理であり、
−前述の処理は、初期音場表現に適用する少なくとも１つの歪みを含み、１組の方向性関数を確立するステップにおいて決定した方向性関数の全部または一部が、歪みを表す１組の歪み対を、球面調和に基づいた歪み対の分解に対応する１組の係数の形態で形成し、
−処理は、公称(nominal)と呼ばれる第１処理動作、および歪みから成り、公称処理に対応するフィルタリングの組み合わせを求める計算サブステップおよびフィルタリングの組み合わせを決定するステップは、更に、歪みを表す歪み対に基づいて、計算サブステップによって供給されたフィルタリングの組み合わせを修正することによって、初期表現の係数に適用するフィルタリングの組み合わせを求める、少なくとも１つの歪みサブステップを含み、
−１組のパラメータは、歪み効果を表すパラメータを含み、即ち、適用する処理と公称処理との間の類似性を指定し、
−前述の処理は歪みのみから成り、フィルタリングの組み合わせを決定するステップは、歪みを表す歪み対のみに基づいてフィルタリングの組み合わせを求め、初期表現の係数に適用するフィルタリングの組み合わせを求める少なくとも１つの歪みサブステップを含み、
−本方法は、複数の歪みサブステップを含み、これらの歪みサブステップが互いに対して再帰的であり、各歪みサブステップが、先行のサブステップによって得られたフィルタリングの組み合わせを入力として受け取り、
−少なくとも１つの歪みサブステップは、歪み対が直接目標としない初期表現の部分に対して実行する修正に対応するフィルタリングの組み合わせの決定を可能とする最適化サブステップを含み、
−前述の処理を複数の基礎的処理動作に分割し、少なくともフィルタリングの組み合わせを決定するステップを複数回繰り返し、フィルタリングの組み合わせは、種々の計算および／または歪みサブステップの結果得られ、初期表現の係数に適用されるフィルタリングの組み合わせを形成するように互いの間で配列した基本的処理動作に対応し、
−フィルタリングの組み合わせを決定するステップは、所定のフォーマットで表されたフィルタリングの組み合わせを変換し、フィルタリングの組み合わせを適用するステップの実行を考慮して、所与のフィルタのパラメータ化に適したフィルタ・パラメータを供給するサブステップを含み、
−前述の処理は空間処理であり、フィルタリングの組み合わせを適用するステップは、初期表現の係数に適用する利得修正から成り、
−前述の処理は空間および周波数処理であり、フィルタリングの組み合わせを適用するステップは、周波数の関数として変化するフィルタを初期表現の係数に適用することから成り、
−初期音場表現および修正表現を表す１組の係数は、フーリエ−ベッセル係数と呼ばれる係数の組である。
【０００９】
また、本発明は、音場表現を処理し、音場の少なくとも空間処理に対応するこの処理の適用によって音場の表現を得るデバイスにも関し、このデバイスは、時間および三次元空間での音場を表す１組の係数の形態で、音場の初期表現を入力として受け取り、初期表現の係数に適用する処理に対応するフィルタリングの組み合わせによって修正した表現を出力として供給し、前述のデバイスは、処理動作を定める手段を備え、この手段が、
−球面調和に基づく方向性関数の分解に対応する１組の係数の形態で、処理動作を表す１組の方向性関数を確立する手段と、
−フィルタリング手段（８０）による使用のために、分解に基づいてフィルタリングの組み合わせを決定し、初期表現の係数を入力として受け取り、修正表現を出力として供給する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前述のデバイスの他の特徴によれば、
−処理動作を定める手段は、複数のフォーマットの１つまたは別の１つで、デバイスのための処理データを直接取得するモジュールを備えており、
−処理動作を定める手段は、処理命令を自動的に解釈し、処理データを自動的に複数の所定のフォーマットの１つまたは別の１つで供給するモジュールを備えており、
−処理データは、処理動作を表す１組の方向性関数から成り、
処理動作を定める手段は、１組の方向性関数を、複数の所定のフォーマットの１つまたは別の１つから、球面調和に基づいた方向性関数の分解に対応する１組の係数に変換するのに適した変換モジュールを備えており、
−処理データは、処理動作のための１組のパラメータから成り、
−処理動作を定める手段は、処理動作の性質の関数として、１組のパラメータの全部または一部を計算するモジュールを備えており、
−フィルタリングの組み合わせを決定する手段は、処理動作を表す方向性集合の、球面調和に基づく分解に対応する係数の線形結合によって、フィルタリングの組み合わせを計算するモジュールを備えており、
−１組の処理パラメータは１組の定数から成り、線形結合による計算モジュールは、１組の定数を重み係数として用い、
−処理動作は少なくとも１つの歪みから成り、１組の方向性関数の全部または一部は初期表現に適用する歪みに対応する１組の歪み対を形成し、フィルタリングの組み合わせを決定する手段は、更に、歪み対に基づいた、計算モジュールによって供給されるフィルタリング係数の修正により、初期表現の係数に適用するフィルタリングの組み合わせを求める歪みモジュールを備えており、
−前述の処理動作は、１つ以上の歪みのみから成り、１組の方向性関数の全部または一部は、初期表現に適用する歪みに対応する１組の歪み対を形成し、フィルタリングの組み合わせを決定する手段は、歪み対のみに基づいてフィルタリングの組み合わせを求める歪みモジュールのみを備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の理解は、純粋に一例として示す以下の説明を読み、添付図面を参照することによって、一層深まろう。
【００１２】
図１は、本文において参照する座標系を明確にするための、従来の球面座標系を示す。
この座標系は、原点Ｏを有し、３本の軸（ＯＸ）、（ＯＹ）および（ＯＺ）を備えた正規直交座標である。
この座標系では、
【００１３】
【数１】
0004624790.tif 000002
【００１４】
で示される位置は、空間座標(r,θ,φ）によって記述され、ここでrは原点に対する距離を示し、θは垂直面における方位、そしてφは水平面における方位を示す。
このような座標系では、p(r,θ,φ,t)で示される音圧が各時点ｔにおいて全ての点で定められる場合、音場が分かる。音圧のフーリエ変換は、P(r,θ,φ,f)で示され、ここでｆは周波数を示す。
【００１５】
本発明の方法は、あらゆる音場を時間および三次元空間で記述することを可能にする空間時間関数の使用に基づく。
記載する実施形態では、これらの関数は、第１種の球面フーリエ−ベッセル関数として知られており、以後フーリエ・ベッセル関数と呼ぶことにする。
【００１６】
音源がなく障害物もない領域では、フーリエ−ベッセル関数は、波動方程式の解に対応し、その領域の外側に設けられた音源が生成する全ての音場を発生する基準を構成する。
したがって、いずれの三次元音場であっても、以下の式にしたがって、フーリエ−ベッセル関数の線形的な組み合わせによって表現することができる。
【００１７】
【数２】
0004624790.tif 000003
【００１８】
この式において、項Pl,m(f)は、音場p(r,θ,φ,t), 
【００１９】
【数３】
0004624790.tif 000004
【００２０】
のフーリエ−ベッセル係数として定められ、ｃは空気中における光速（３４０ms-1)であり、jl(kr)は、
【００２１】
【数４】
0004624790.tif 000005
【００２２】
によって定められる第１種および次数lの球面ベッセル関数であり、Jv(x)は第１種および次数vの球面ベッセル関数であり、
【００２３】
【数５】
0004624790.tif 000006
【００２４】
は、次数lおよび項ｍの実球面調和であり、ｍは−lからlまでの範囲であり、以下の式によって定められる。
【００２５】
【数６】
0004624790.tif 000007
【００２６】
ここで、
【００２７】
【数７】
0004624790.tif 000008
【００２８】
である。
この式において、
【００２９】
【数８】
0004624790.tif 000009
【００３０】
は、関連するルジャンドル関数(Legendre function)であり、次の式で定める。
【００３１】
【数９】
0004624790.tif 000010
【００３２】
Pl(x)は、以下の式で定められるルジャンドル多項式を示す。
【００３３】
【数１０】
0004624790.tif 000011
【００３４】
フーリエ−ベッセル係数も、フーリエ−ベッセル係数Pl,m(f)の逆時間フーリエ変換に対応する係数pl,m(t)によって、時間ドメインにおいて表現される。
別の実施形態では、音場を関数毎に分解し、関数の各々を、フーリエ−ベッセル関数の任意に無限の線形結合によって表す。
【００３５】
図２は、本発明の方法の概略的なフロー・チャートを示す。
一般に、この方法は、音場の表現に適用し、当該音場の少なくとも空間処理に対応する処理動作を定めるステップ２から開始する。
【００３６】
処理動作を定めるステップ２は、処理動作を表す１組の方向性関数を確立するステップ４を含む。
方向性関数とは、任意に周波数または周波数範囲の関数である実数値または複素数値を、空間における各方向と関連付ける、G(θ,φ,f)で示される関数を意味する。
【００３７】
いずれの方向性関数G(θ,φ,f)でも、球面フーリエ変換によって、Gl,m(f)で示される球面調和係数に分解する。つまり、以下の式にしたがって、逆球面フーリエ変換によって、球面フーリエ係数Gl,m(f)から方向性関数G(θ,φ,f)を得るのである。
【００３８】
【数１１】
0004624790.tif 000012
【００３９】
この文書の残りの部分では、方向性関数は、直接空間におけるその数式G(θ,φ,f)、または球面フーリエ係数Gl,m(f)の形式で示す場合もある。
この１組の方向性関数は、ステップ４の終了時に、球面調和に基づいた方向性関数の分解に対応する１組の係数の形態で得られる。
【００４０】
その後、ステップ４において実行した方向性関数の分解に基づいて、フィルタリングの組み合わせを決定するステップ６を実行する。フィルタリングの観念は、周波数、振幅、および位相フィルタリング、またはその組み合わせを包含する。
【００４１】
したがって、フィルタリングの組み合わせを決定するステップ６では、フィルタ・パラメータの形態で適用される処理に対応するフィルタリングの組み合わせが得られ、後に、例えば、１組のディジタル・フィルタの補助によって、これらのフィルタリングの組み合わせの実施が可能となる。
【００４２】
この処理を適用することに関して、本方法は、１組の係数の形態で音場の初期表現を確立するステップ８を含む。この音場の初期表現は、当該音場を時間および三次元空間で表す。
【００４３】
即ち、この１組の係数は、図１を参照して定めた、「フーリエ−ベッセル」係数として知られているものの１組である。
次いで、本方法は、定義ステップ２で定めたフィルタリングの組み合わせを、ステップ８において定めた初期表現の係数に適用するステップ１０を含む。
【００４４】
ステップ１０では、定めた処理によって修正した初期音場の時間および三次元空間の表現に対応する修正表現を、フーリエ−ベッセル係数と呼ばれる１組の係数の形態で生成することが可能となる。
【００４５】
図３は、本発明の第１実施形態のフロー・チャートを詳細に示す。
この実施形態では、適用する処理動作は、初期音場を発生したと見なされる仮想音源の全部または一部の利得を変更することから成る空間窓処理(spatial windowing)、これら仮想音源の全部または一部の角度的広がりを修正することから成る空間畳み込み(spatial convolution)または空間フィルタリングのような処理動作、または他の類似した処理動作であればいずれでもよい。
【００４６】
窓処理および畳み込み処理は、周波数と共に変動する場合があり、距離およびスペクトル修正を仮想音源の全部または一部に実行することを可能にする。
図２に記載したように、本方法は、適用する処理を表す１組の方向性関数を決定するステップ４から開始する。
【００４７】
処理が、窓処理または畳み込み処理のような、単一の処理動作のみから成る場合、それを表すには単一の方向性関数で十分であり、この方向性関数は任意に周波数と共に変化する。
【００４８】
ステップ４は、複数の所定のフォーマットの１つまたは別の１つにおいて、１組の方向性関数の全部または一部を直接決定するサブステップ１２を含むという利点がある。
加えてまたは代わりに、ステップ４は、処理命令の入力のためのサブステップ１４を含み、これは解釈サブステップ１６において自動的に解釈され、複数の所定のフォーマットの１つ以上で、１組の方向性関数の全部または一部の自動供給が可能となる。例えば、この処理は、コンピュータにおいてソフトウェア手段によって用いられ、処理命令はアイコンの形態とし、その有効性を判断することにより、ソフトウェア手段による所与の処理動作を実行する。
【００４９】
サブステップ１２および１４は、例えば、内部メモリまたは外部デバイスから来る方向性データの手動取得または受信にも対応する。
１組の方向性関数を決定したフォーマットの関数として、ステップ４は、１組の方向性関数の所定のフォーマットから、球面調和に基づく方向性関数の分解に対応する１組の係数への変換を行うサブステップ１８を必要とする場合もある。
【００５０】
１組の方向性関数の各方向性関数Gl,m(f)毎に、この変換サブステップは数種類の方法で実行することができる。
例えば、Ｑ個の仮想音源の位置、およびこれら音源の各々の周波数応答を指定するパラメータHq(f)を指定するパラメータ(rq,θq,φq)に基づいて、方向性関数Gl,m(f)を定める。放射モデルが各仮想音源に伴うので、これらの音源全体が生成する音場のフーリエ−ベッセル係数での表現は、方向性関数をその音場に関連付けることができると仮定する。
【００５１】
例えば、各音源に伴う放射モデルは、球面波放射モデルであり、方向性関数Gl,m(f)は、以下の式によって、サブステップ１８において求められる。
【００５２】
【数１２】
0004624790.tif 000013
【００５３】
ここで、
【００５４】
【数１３】
0004624790.tif 000014
【００５５】
である。
ある変形では、この計算は、Ｑ個の音源の方向を指定するパラメータ(θq,φq)に基づいて実行する。その場合、平面波放射モデルが各音源に伴い、方向性関数Gl,m(f)は以下の式によって得られる。
【００５６】
【数１４】
0004624790.tif 000015
【００５７】
別の実施形態では、Gl,m(f)は、平面波および球面波放射モデルの組み合わせに基づいて決定する。
別の場合では、方向性関数は、方向性関数のパラメータ記述を表すパラメータに基づいて定める。この記述は、直接空間において行われ、各方向と、複素数としてもよい値とを関連付ける。パラメータは周波数と共に変化してもよいという利点がある。
【００５８】
その場合、方向性関数Gl,m(f)の係数は、パラメータ・モデルを用いることによって決定する。モデルのパラメータは、ベクトルγ(f)内に置かれ、方向性関数のパラメータ・モデルをG(θ,φ, γ(f))と書く。方向性関数Gl,m(f)の係数は、以下の式にしたがって、球面フーリエ変換G(θ,φ, γ(f))によって得られる。
【００５９】
【数１５】
0004624790.tif 000016
【００６０】
例えば、パラメータ・モデルは、単一のローブを有する方向性関数に対応する場合もある。このモデルは、ローブの方向を指定するパラメータ(θ1(f),φ1(f))と、ローブの開放角度を指定するパラメータθ0(f)とによって制御される。
【００６１】
このように、パラメータ・モデルは、いずれの方向にも値０を有し、各方向(θ,φ)に対して値１を有する方向性関数であり、以下の関係を証明する。
【００６２】
【数１６】
0004624790.tif 000017
【００６３】
ここで、(θ1(f),φ1(f)) . (θ,φ)は、方向(θ1(f),φ1(f))および(θ,φ)間のスカラー積を示す。
その場合、方向性関数の係数Gl,m(f)は以下の式で示される。
【００６４】
【数１７】
0004624790.tif 000018
【００６５】
この式では、P-1(x) = 1である。
ある変形では、方向性関数のパラメータ記述のパラメータは、時間と共に変化する場合がある。その場合、モデルのパラメータをベクトルγ(t)に置き、方向性関数のパラメータ・モデルを、
【００６６】
【数１８】
0004624790.tif 000019
【００６７】
と書く。次いで、時間ドメインにおいて表される方向性関数gl,m(t)の係数を、以下の式にしたがって、
【００６８】
【数１９】
0004624790.tif 000020
【００６９】
の球面フーリエ変換によって求める。
【００７０】
【数２０】
0004624790.tif 000021
【００７１】
次いで、周波数ドメインにおいて表される方向性関数の係数Gl,m(f)を、係数gl,m(t)の時間フーリエ変換によって求める。
更に別の場合では、方向性関数をＱ個のサンプルのリストという形態で定める。このリストは、Ｑ対の{((θq,φq), vq)}で構成され、(θq,φq)はサンプルｑの方向であり、 vqは方向(θq,φq)における方向性関数の値である。サンプルのリストは、複数の周波数ｆについて取得することができる利点があり、{((θq,φq), vq)}(f)で示される。
【００７２】
各動作周波数ｆについて、方向性関数の係数Gl,m(f)をサンプル{((θq,φq), vq)}(f)のリストから導出する。これらの係数を求めるには、角度サンプリング・プロセスを逆に行うことにより、球面調和係数の形態で供給される方向性関数に基づいて、リスト{((θq,φq), vq)}(f)からのサンプルの導出を可能にする。この逆行は、サンプル間の内挿補間を制御するために、種々の形態を取ることができる。
【００７３】
記載中の実施形態では、サンプルは以下のようにベクトルV内に置かれる。
【００７４】
【数２１】
0004624790.tif 000022
【００７５】
マトリクスＹは、以下のようにサンプリング方向で構成されている。
【００７６】
【数２２】
0004624790.tif 000023
【００７７】
ここで、各要素Yq,l,mは、
【００７８】
【数２３】
0004624790.tif 000024
【００７９】
に等しい。
【００８０】
【数２４】
0004624790.tif 000025
【００８１】
は、検討対象のサンプリング方向
【００８２】
【数２５】
0004624790.tif 000026
【００８３】
について、次数ｌおよび項ｍの球面調和を示すことを思い出されたい。
係数Gl,m(f)を収容するベクトルＧを、周波数ｆに対して決定する。ベクトルＧは、以下の関係によって決定することができる。
【００８４】
−周波数ｆにおけるサンプルの数Ｑが係数Gl,m(f)の数よりも多い場合、
G= ( YTY )-1YTV 
−周波数ｆにおけるサンプルの数Ｑが係数Gl,m(f)の数よりも少ない場合、
G= YT( YYT )-1 V
ベクトルＧにおいて、係数Gl,m(f)は、以下のように編成されている。
【００８５】
【数２６】
0004624790.tif 000027
【００８６】
ある変形では、サンプルのリストを複数の時点ｔについて取得することができ、{((θq,φq), vq)}(t)で示す。
取得した時点ｔ毎に、時間ドメインで表した方向性関数の係数gl,m(t)をサンプル{((θq,φq), vq)}(t)のリストから導出する。これらの係数を求めるには、角度サンプリング・プロセスを逆に行うことにより、球面調和係数の形態で供給される方向性関数に基づいて、リスト{((θq,φq), vq)}(f)からのサンプルの導出を可能にする。
【００８７】
次いで、周波数ドメインで表された方向性関数の係数Gl,m(f)を、係数gl,m(t)の時間フーリエ変換によって求める。
勿論、ステップ１２または１６において、球面調和に基づいて方向性関数の分解に対応する係数の形態で直接方向性関数を得る場合、変換サブステップ１８では関数を修正しない。
【００８８】
このため、ステップ４の終了時には、適用する処理を表す１組の方向性関数が、球面調和に基づいたこれらの関数の分解に対応する１組の係数の形態で得られる。
加えて、処理動作を定めるステップ２は、１組の処理パラメータを確立するステップ２０も含む。
【００８９】
ステップ４の場合のように、直接決定のサブステップ２２の間、および／または処理命令の入力のサブステップ２４、および１組のパラメータの全部または一部の自動供給を可能にする処理命令の解釈のサブステップ２６の後に、この１組のパラメータを直接決定することもできる。
【００９０】
サブステップ２２および２４は、例えば、特定のパラメータの手動による取得、あるいは内部メモリまたは外部デバイスからのパラメータ・データの受信にも対応する。
即ち、１組のパラメータを確立するステップ２０の間に、以下のパラメータの全部または一部を定める。
【００９１】
−本方法の動作の限界次数(limit order)を指定し、所望の数学的精度の限界に対応するパラメータＬ、および
−処理動作の性質(nature)の関数として定められる重み係数を形成する１組の定数。これを
【００９２】
【数２７】
0004624790.tif 000028
【００９３】
で示す。即ち、これらの係数を方向性関数に適用して、前述のフィルタリングの組み合わせが得られるという利点がある。
パラメータの中には不変のものもあり、直接本方法に統合することができる。
【００９４】
パラメータＬによって、本方法を初期表現の精度レベルに適用することが可能となり、即ち、本発明が関係する方法が、高い精度レベルを有する初期表現に処理動作を適用することが可能となる。
【００９５】
前述のように、定数
【００９６】
【数２８】
0004624790.tif 000029
【００９７】
は、操作者によって、メモリまたは内部に設けられているデバイスからステップ２０の間に直接決定することができる。例えば、これらを全て前もって計算しておき、メモリに格納して、処理動作の性質の関数として選択する。
【００９８】
あるいは、処理動作の性質を定める命令をサブステップ２５の間に取得し、サブステップ２６は、処理動作の特徴の関数として、そして後に本文において説明する関係から、この１組の定数の全部または一部を計算することに対応する。
【００９９】
勿論、定数
【０１００】
【数２９】
0004624790.tif 000030
【０１０１】
は、説明した解法の組み合わせを用いて決定することができる。
ステップ２０の間に確立したパラメータ、そしてステップ４の間に確立した方向性関数に対応する係数も、フィルタリングの組み合わせを決定するステップ６において用いられる。
【０１０２】
この決定ステップ６は、処理動作を表す１組の方向性関数の、球面調和に基づく分解に対応する係数の線形結合によって、フィルタリングの組み合わせを計算するサブステップ３０を含む。
【０１０３】
この最初の計算サブステップ３０において、
【０１０４】
【数３０】
0004624790.tif 000031
【０１０５】
で示されるフィルタリングの組み合わせは、方向性関数Gl,m(f)、および処理動作の性質の関数として決定され、線形結合の重み係数を形成する定数
【０１０６】
【数３１】
0004624790.tif 000032
【０１０７】
に基づいて決定される。次いで、フィルタリングの組み合わせを以下のように決定する。
【０１０８】
【数３２】
0004624790.tif 000033
【０１０９】
この関係において、ｌおよびｍは、それぞれ、初期表現の係数の次数および項を示し、ｌ’、ｍ’は、修正した表現の係数の次数および項を示し、ｌ”、ｍ”は、方向性関数の係数の次数および項を示す。
【０１１０】
処理動作が窓処理型の処理動作である場合、定数
【０１１１】
【数３３】
0004624790.tif 000034
【０１１２】
は以下の関係によって決定される。
【０１１３】
【数３４】
0004624790.tif 000035
【０１１４】
ここで、
【０１１５】
【数３５】
0004624790.tif 000036
【０１１６】
ここで、
【０１１７】
【数３６】
0004624790.tif 000037
【０１１８】
ここで、
【０１１９】
【数３７】
0004624790.tif 000038
【０１２０】
更に、
【０１２１】
【数３８】
0004624790.tif 000039
【０１２２】
そして、
【０１２３】
【数３９】
0004624790.tif 000040
【０１２４】
また、
【０１２５】
【数４０】
0004624790.tif 000041
【０１２６】
である。
この処理動作は、空間窓処理に対する時間フィルタの適用に対応する。何故なら、球面調和係数Gl,m(f)は方向性関数G(θ,φ,f)に対応するからである。同様に、初期音場のフーリエ−ベッセル係数P(I)l,m(f)は、方向性関数P(I)(θ,φ,f)の球面調和係数に対応する。したがって、空間窓処理に時間フィルタリングを適用することによって、周波数ｆ毎に、方向性関数G(θ,φ,f)による方向性関数P(I)(θ,φ,f)の窓処理がなされ、これら２つの方向性関数の値の各方向(θ,φ)毎の乗算に対応し、２つの方向性関数の値は複素数となることができる。
【０１２７】
前述のように、音場に適用する処理は、音場を生成すると見なされる１組の仮想音源の全部または一部の振幅、距離、およびスペクトルを修正する効果がある。
方向性関数G(θ,φ,f) は、周波数とは独立であってもよく、その場合G(θ,φ)で示す。すると、処理は、空間のみとなり、周波数ｆ毎の、方向性関数P(I)(θ,φ,f)と方向性関数G(θ,φ)との積に対応する。
【０１２８】
処理動作が畳み込み型である場合、定数
【０１２９】
【数４１】
0004624790.tif 000042
【０１３０】
は、以下の関係によって決定される。
【０１３１】
【数４２】
0004624790.tif 000043
【０１３２】
ここで、
【０１３３】
【数４３】
0004624790.tif 000044
【０１３４】
ここで、
【０１３５】
【数４４】
0004624790.tif 000045
【０１３６】
ここで、
【０１３７】
【数４５】
0004624790.tif 000046
【０１３８】
更に、
【０１３９】
【数４６】
0004624790.tif 000047
【０１４０】
この処理動作は、空間フィルタリングへの時間フィルタリングの適用に対応する。
球面調和係数Gl,m(f)は、方向（０、０）から来る平面インパルス波のような、基準音場による励起に応答して、線形および角度不変音響系によって生成される音場のフーリエ−ベッセル係数に対応する。このような応答は、「空間−時間応答」という表現で示される。線形音響システムは、それが受けた音場の回転が、それが生成した音場上において同一の回転を誘発するとき、角度的に不変である。したがって、係数Gl,m(f)は、このような音響システムの空間−時間応答に対応する。
【０１４１】
初期音場のフーリエ−ベッセル係数P(I)l,m(f)は、方向性関数P(I)(θ,φ,f)の球面調和係数としても見なされる。つまり、空間畳み込みと時間フィルタリングによって、各周波数ｆ毎に、方向性関数P(I)(θ,φ,f)の方向性関数G(θ,φ,f)による空間畳み込みが行われ、これは、各周波数ｆにおいて、方向性畳み込みカーネルと見なされる。
【０１４２】
記載中の実施形態では、畳み込みを適用する際に方向(θ0,φ0)を考慮し、次いで畳み込みカーネルG(θ,φ,f)を回転させ、その北極（θ＝０、およびφ＝０の垂直方向）を(θ0,φ0)に移動させる。方向(θ’,φ’)において修正音場P(T)(θ,φ,f)の値を求めるために、回転したカーネルの方向(θ’,φ’)における値を、方向(θ0,φ0)におけるP(I)(θ,φ,f)の値と乗算し、これらの積を、方向(θ0,φ0)の全てについて、互いに加算する。
【０１４３】
この処理を音場に適用することによって、例えば、角拡散、即ち、空間定位精度を修正することが可能となる。即ち、各周波数ｆ毎に、初期音場を生成すると見なされる仮想点音源のサイズを修正することができる。この処理は、ウィンドウによる時間的畳み込みの空間における類似であり、その効果は、例えば、平均または遅延効果のような、音響事象の時間的拡散を修正することである。
【０１４４】
方向性関数Gl,m(f)が円筒状対称性を有する場合、即ち、ｍ≠０に対してGl,m(f) = 0である場合、前述の式は簡略化され、そのため、係数
【０１４５】
【数４７】
0004624790.tif 000048
【０１４６】
は以下の関係によって決定される。
【０１４７】
【数４８】
0004624790.tif 000049
【０１４８】
方向性関数G(θ,φ,f)は、周波数とは独立であってもよく、その場合G(θ,φ)で示す。すると、処理は、空間のみとなり、各周波数ｆ毎に、方向性関数G(θ,φ)による、初期音場に伴う方向性関数P(I)(θ,φ,f)の畳み込みに対応する。
【０１４９】
加えて、本発明の方法は、回転処理も実行することができる。しかしながら、その場合、方向性関数を用いず、本方法は、原点Ｏを中心とした音場の回転を表すパラメータ(θ,φ,ψ)を必要とする。
【０１５０】
したがって、処理動作が回転である場合、フィルタリングの組み合わせは、以下の関係にしたがって、音場の回転を表すパラメータ(θ,φ,ψ)から決定される。
【０１５１】
【数４９】
0004624790.tif 000050
【０１５２】
ここで、
【０１５３】
【数５０】
0004624790.tif 000051
【０１５４】
ここで、
【０１５５】
【数５１】
0004624790.tif 000052
【０１５６】
ここで、
【０１５７】
【数５２】
0004624790.tif 000053
【０１５８】
そして、
【０１５９】
【数５３】
0004624790.tif 000054
【０１６０】
更に、
【０１６１】
【数５４】
0004624790.tif 000055
【０１６２】
である。
この関係では、角度θ、φおよびψに用いられる規則は、軸（ＯＺ）を中心とした角度ψにわたる回転、次いで軸（ＯＹ）を中心とした角度θにわたる回転、そして軸（ＯＺ）を中心とした角度φにわたる回転を行うことから成る。
【０１６３】
最後に、実行する処理は、中立処理(neutral processing)に対応してもよい。この場合、フィルタリングの組み合わせは、l’= lおよびm’= mで、これらが１に等しい場合の値を除いて、全て０となる。
【０１６４】
勿論、記載する処理動作の組み合わせだけだけでなく他の処理動作も、１組の重み係数
【０１６５】
【数５５】
0004624790.tif 000056
【０１６６】
の定めにより、実行することができる。
例えば、前述の１組の定数のランダムな定めによって、ランダム処理も実行することができる。
【０１６７】
計算サブステップ３０は、非ゼロ定数
【０１６８】
【数５６】
0004624790.tif 000057
【０１６９】
に対してのみ実行するという利点がある。
こうして得たフィルタリングの組み合わせ
【０１７０】
【数５７】
0004624790.tif 000058
【０１７１】
を、サイズが(L’+1)2 × (L+1)2のマトリクスＣ内に置く。
適用する処理動作が回転、畳み込み、またはフィルタリングのみから成る場合、マトリクスＣは、適用するフィルタリングの組み合わせに直接対応し、一般にはＦで示されるので、計算サブステップ３０の結果は、初期表現の係数に適用するフィルタリングの組み合わせを形成する。
【０１７２】
処理動作が、回転、フィルタリング動作、畳み込み、および／またはあらゆる種類の処理というような、処理動作の組み合わせに対応する場合、サブステップ３０を複数回繰り返し、各マトリクスＣを連続的に記憶し、後続のマトリクスと結合し、最終的に、初期表現の係数に適用するフィルタリングの組み合わせに対応する係数から成るマトリクスＦを得る。つまり、マトリクスＦは、連続マトリクスＣのマトリクス乗算によって得られる。
【０１７３】
マトリクスＦの各要素
【０１７４】
【数５８】
0004624790.tif 000059
【０１７５】
は、空間−時間処理フィルタの周波数応答を表す。
フィルタおよびフィルタリング方法の種々の形態は、音場の初期表現にフィルタリングの組み合わせを適用するステップ１０において用いることができる。
【０１７６】
フィルタを周波数応答を用いて直接パラメータ化する場合、係数
【０１７７】
【数５９】
0004624790.tif 000060
【０１７８】
を直接適用する。フィルタリングの組み合わせを決定するステップ６は、他のフィルタリング方法のためにフィルタのパラメータを決定する変換サブステップ３２を含むという利点がある。
【０１７９】
例えば、フィルタリングの組み合わせ
【０１８０】
【数６０】
0004624790.tif 000061
【０１８１】
を以下のように変換する。
−
【０１８２】
【数６１】
0004624790.tif 000062
【０１８３】
の逆時間フーリエ変換によって計算する有限インパルス応答
【０１８４】
【数６２】
0004624790.tif 000063
【０１８５】
。各インパルス応答
【０１８６】
【数６３】
0004624790.tif 000064
【０１８７】
をサンプリングし、次いで各応答に適した長さに切り詰める。または、
−適応化方法を用いて
【０１８８】
【数６４】
0004624790.tif 000065
【０１８９】
から計算した無限インパルス応答を有する再帰フィルタの係数。
ステップ２で定めた少なくとも空間処理を表す処理フィルタをそれに適用することによって、このように定めたフィルタリングの組み合わせを、フィルタリングの組み合わせを適用するステップ１０において適用し、初期表現P(I)l,m(f)を修正表現に変換する。修正表現は、P(T)l,m(f)で示され、修正音場に対応する。
【０１９０】
ステップ１０において、以下のように周波数応答処理フィルタ
【０１９１】
【数６５】
0004624790.tif 000066
【０１９２】
を適用することによって、修正表現P(T)の係数に対応する係数p(T)l,m(t)を、初期表現P(I)の係数に対応する係数p(I)l,m(t)から導出する。
【０１９３】
【数６６】
0004624790.tif 000067
【０１９４】
ここで、P(I)l,m(f)は、p(I)l,m(t)のフーリエ変換であり、P(T)l,m(f)は、p(T)l,m(t)のフーリエ変換であり、これらは、それぞれ、初期表現および修正表現に関係する係数である。
【０１９５】
このように、ステップ１０は、従来の時間フィルタリング方法を実施し、ステップ２で得られたフィルタリングの組み合わせを相応しい形態で適用する。
例えば、
−フィルタリングは、周波数ドメインにおいて、例えば、ブロック畳み込み技法のようなフィルタリング方法によって実行することができる。その場合、フィルタリングの組み合わせは、周波数応答
【０１９６】
【数６７】
0004624790.tif 000068
【０１９７】
の形態で求められる。
−フィルタリングは、時間ドメインにおいては、時間畳み込みによって実行することができる。その場合、フィルタリングの組み合わせは、インパルス応答
【０１９８】
【数６８】
0004624790.tif 000069
【０１９９】
の形態で求められる。
−フィルタリングは、時間ドメインにおいては、無限インパルス応答再帰フィルタによって実行することができる。その場合、フィルタリングの組み合わせは、再帰関係係数の形態で求められる。
【０２００】
図４は、有限インパルス応答フィルタリングの場合を記述している。このフィルタリングは、初期状態において、各応答
【０２０１】
【数６９】
0004624790.tif 000070
【０２０２】
を特徴付けるサンプル数に対応する変数
【０２０３】
【数７０】
0004624790.tif 000071
【０２０４】
の決定を必要とし、以下の時間畳み込み式が導かれる。
【０２０５】
【数７１】
0004624790.tif 000072
【０２０６】
これらの係数p(T)l,m(t)が表す音場は、少なくとも１つの音源が生成した音場を、方向、距離および／または利得がそのように修正される少なくとも１つの音源によって生成した別の音場と関連付ける少なくとも空間処理の適用後の初期音場に対応する。
【０２０７】
別の実施形態では、本発明の方法は、初期音場を生成する仮想音源の全部または一部の拡散、位置、振幅の特性に対する修正による、音場の部分的な歪みに対応する歪み型処理動作の適用を可能にする。
【０２０８】
この歪み処理は、周波数と共に変化し、これら仮装音源の全部または一部において、距離およびスペクトルの変更を実行可能にする。
この処理は、図３を参照しながら説明した処理動作の１つと組み合わせることができる利点がある。
【０２０９】
図５は、公称処理と呼ばれ前述のような処理動作に対応する第１処理動作を、空間歪み処理動作と組み合わせて、初期音場の表現の成分の周波数、振幅および／または位相特性の歪みを得るような実施形態における、本発明の方法のフロー・チャートを示す。
【０２１０】
つまり、この実施形態では、処理を定めるステップ２は、以前と同様、１組の方向性関数を確立するステップ４を含み、ステップ４は、直接決定のサブステップ１２および／または取得のサブステップ１４および解釈のサブステップ１６、ならびに球面調和に基づいたこれらの関数の分解に対応する１組の係数の形態で１組の方向性関数を与えることを可能にする変換サブステップ１８から成る。
【０２１１】
この実施形態では、ステップ４において決定した１組の方向性関数の一部が、適用する歪みを表すＮ個の歪み対に対応する。前述の実施形態と同様に、これらの歪み対は、球面調和に基づくそれらの分解に対応する、{(Hl,m,n(f),H’l,m,n(f))}で示される１組の係数の形態で記述される。
【０２１２】
各歪み対は、音源音場および目標音場のフーリエ−ベッセル係数に対応する２つの方向性関数によって構成され、音源音場に歪み動作を適用すると、それを目標音場に類似させ易くなる。
【０２１３】
このように、ステップ４は、公称処理、および球面調和に基づく方向性関数の分解に対応する１組の係数の形態で適用される歪みを表す歪み対にも対応する、１組の方向性関数を与える。
【０２１４】
前述のように、ステップ２は、直接決定サブステップ２２および／または取得のサブステップ２４および解釈のサブステップ２６によって、１組の処理パラメータを決定するステップ２０を含む。
【０２１５】
しかしながら、この実施形態では、パラメータを決定するステップ２０は、パラメータλも決定することができる。パラメータλは、０と１との間で調節することができ、適用する最終処理と、ステップ５によって決定する公称処理との間の類似性、即ち、実行する歪みの相対的な大きさを指定する。
【０２１６】
したがって、λが１に等しい場合、歪みのみを考慮に入れ、λが０に等しい場合、ステップ４において決定した処理のみを考慮に入れる。
図３を参照しながら説明した実施形態におけると同様、フィルタリングの組み合わせを決定するステップ６は、計算サブステップ３０を含む。計算サブステップ３０は、前述のように実行され、ステップ４において決定した１組の方向性関数によって決定される公称処理の適用に対応する１組のフィルタリングの組み合わせから成るマトリクスＣを供給することができる。
【０２１７】
１組の歪み対は、フィルタリングの組み合わせを決定するステップ６において、計算サブステップ３０の終了時に決定されるフィルタリングの組み合わせの修正による歪みのサブステップ５０の間に用いられる。
【０２１８】
このサブステップ５０の間、フィルタリングの組み合わせ
【０２１９】
【数７２】
0004624790.tif 000073
【０２２０】
は、{(Hl,m,n(f),H’l,m,n(f))}で示される歪み対およびパラメータλに基づいて修正され、出力として、公称処理および歪みを含む処理を表し、初期表現の係数に適用するフィルタリングの組み合わせ
【０２２１】
【数７３】
0004624790.tif 000074
【０２２２】
を求める。
サブステップ５０の間、Ｎ個の音源方向性関数を表す球面調和係数Hl,m,n(f)を、以下のように、サイズが(L+1)2× NのマトリクスＨに置かれる。
【０２２３】
【数７４】
0004624790.tif 000075
【０２２４】
同様に、Ｎ個の目標方向性関数を表す球面調和係数H’l,m,n(f)も、サイズが(L’+1)2× NのマトリクスＨ’に置かれる。
【０２２５】
【数７５】
0004624790.tif 000076
【０２２６】
公称処理のフィルタリングの組み合わせの係数
【０２２７】
【数７６】
0004624790.tif 000077
【０２２８】
も、サイズが(L’+1)2 × (L+1)2のマトリクスＣに置かれる。
【０２２９】
【数７７】
0004624790.tif 000078
【０２３０】
次に、１組のフィルタリングの組み合わせを決定する最適化に対応する歪みサブステップ５０の間に、処理動作全体を表すフィルタリングの組み合わせ
【０２３１】
【数７８】
0004624790.tif 000079
【０２３２】
を決定し、できる限り最良の方法で、歪み対および
【０２３３】
【数７９】
0004624790.tif 000080
【０２３４】
と 
【０２３５】
【数８０】
0004624790.tif 000081
【０２３６】
との間の類似性を検証する。
この最適化は、勾配下降(gradient descent)またはマトリクス反転方法(matrix inversion method)というような方法によって実行することができ、初期音場を生成したと見なされる仮想音源上において、歪み対によって直接指定されない修正の決定も可能にする。
【０２３７】
例えば、歪み対によって定められる修正は、直接目標部分に隣接する部分で内挿補間してフィルタリングの組み合わせを求め、歪み対が直接目標とする部分の周囲における音場の初期表現を徐々に修正する。
【０２３８】
記載中の実施形態は、マトリクス反転方法を用い、次の関係にしたがって、サブステップ５０においてマトリクスＦを決定する。
F= ( (1-λ) C+ λH’ HT ) ( (1-λ) I+ λH HT )-1
ここで、Iはサイズが(L+1)2の恒等マトリクスを示す。
【０２３９】
λが１に等しく、Ｎ≦ (L+1)2の場合、マトリクスＦは次の式で示される。
F= C+ (H’ - C H ) ( HT H )-1 HT
マトリクスＦでは、係数
【０２４０】
【数８１】
0004624790.tif 000082
【０２４１】
が次のように編成されている。
【０２４２】
【数８２】
0004624790.tif 000083
【０２４３】
勿論、用いた内挿補間法によれば、この最適化ステップは、歪み対が直接目標とする部分と隣接する部分との間の修正において、漸進的な変動、または、一方では、急激な変動を伴う場合がある。
【０２４４】
続いて、サブステップ３２においてフィルタリングの組み合わせ
【０２４５】
【数８３】
0004624790.tif 000084
【０２４６】
を任意に変換し、図３および図４を参照して説明したように、ステップ１０において適用する。
数個の歪みを連続的に適用し、本方法は、互いに対して再帰的である複数の歪みサブステップ５０から成り、各サブステップ５０は、入力として、公称処理と同様、前回のサブステップで得られたフィルタリングの組み合わせを受け取る。
【０２４７】
パラメータλが０に等しい場合、歪みを適用せず、計算サブステップ３０において決定したフィルタイリング結合は、処理を表すフィルタリングの組み合わせに直接対応する。このようにパラメータ化すると、本実施形態は、図３および図４を参照して説明した第１実施形態に対応する。
【０２４８】
別の実施形態では、歪みのみを適用し、フィルタリングの組み合わせは、以下の関係にしたがって歪み対のみによって決定する。
【０２４９】
【数８４】
0004624790.tif 000085
【０２５０】
これらの式において、マトリクスＨおよびＨ’を前述のように決定する。この場合、マトリクスＣを用いず、サブステップ３０を実行しない。つまり、ステップ２は歪みサブステップ５０のみを含む。
【０２５１】
本実施形態は、λが１に等しく、公称処理が中立処理である場合における、前述の実施形態の簡略化である。
したがって、本発明の方法によって、処理動作を表し、球面調和に基づいたこれらの関数の分解に対応する１組の係数の形態で表される１組の方向性関数の使用により、高いレベルの精度を有する音場表現に対して、多種多様の処理動作の適用が可能となる。
【０２５２】
適用する処理が、前述のような複数の基本処理動作に分割できる場合、処理動作全体としてのフィルタリングの組み合わせは、複数の処理動作の各々に対応するマトリクスのマトリクス乗算によって、即ち、計算サブステップ３０および／または歪みサブステップ５０によって得られるフィルタリングの組み合わせを構成することによって、得ることができる。
【０２５３】
したがって、この処理を複数回繰り返し、各実行結果を、以前の実行結果と組み合わせる。
【０２５４】
図６は、本発明の方法を実施するのに適したデバイスのブロック図を示す。
デバイス６０は、音場表現の少なくとも空間処理を行い、少なくとも空間処理によって修正した表現を与えることができる。
デバイス６０は、本発明の方法のステップ２の実施のための処理を定める手段６１を備えている。これらの手段６１は、この処理を表す１組の方向性関数を、球面調和に基づいたこれら方向性関数の分解に対応する１組の係数の形態で、１組の方向性関数を確立する手段を備えている。
【０２５５】
これらの手段は、操作者が、メモリまたは外部デバイスから、デバイス６０のための動作データを直接取得するモジュール６２を備えており、特に、１組の方向性関数の直接的な決定を可能にするという利点がある。
【０２５６】
例えば、取得モジュール６２は、データの直接取得を可能にするキーボード、または本発明の方法の実施に必要なデータを直接供給する外部デバイスとのインターフェースによって構成されている。
【０２５７】
モジュール６２は、処理命令を入力するためにも用いることができ、その場合、手段６１は、その命令の自動解釈モジュール６４も備え、デバイス６０に動作データ、即ち、１組の方向性関数を供給する。
【０２５８】
取得モジュール６２および／または解釈モジュール６４によって入力されるデータは、異なる所定のフォーマットを有してもよく、デバイス６０は、所定のフォーマットと、本発明の方法の実施のために選択したフォーマットとの間でデータを変換するモジュール６６を備えている。
【０２５９】
即ち、モジュール６６は、１組の方向性関数を、複数のフォーマットの１つまたは別の１つから、球面調和に基づくそれらの分解に対応する１組の係数に変換することができる。
【０２６０】
このように、モジュール６２、６４および６６は、本発明の方法のステップ４および２０の実施を可能にし、球面調和に基づくこれらの関数の分解に対応する係数の形態で処理動作を表す１組の方向性関数が得られる。
【０２６１】
デバイス６０を歪み処理を実行するために用いる場合、モジュール６２、６４および６６は、歪み対を形成する方向性関数を供給する。
また、モジュール６２、６４および６６は、本発明の方法の実施に必要な１組のパラメータの全部または一部の決定も可能にする。
【０２６２】
即ち、これらのモジュール６２、６４および６６は、以下のパラメータの全部または一部の定めを可能にする。
−本方法の動作の限界次数を指定し、所望の数学的精度の限界に対応するパラメータＬ、
−実行する処理動作の性質を定めるパラメータＳ、
−重み係数を形成し、処理動作の性質の関数として定められる、
【０２６３】
【数８５】
0004624790.tif 000086
【０２６４】
で示される１組の定数の全部または一部、および
−実行する歪みの大きさを指定するパラメータλ。
デバイス６０は、これらのパラメータの全部または一部、特に１組の定数を格納することができるメモリを備えているという利点がある。例えば、このようなメモリは、複数の組の定数を備えており、各々が処理動作に対応し、複数から選択した１組の定数を、処理動作を表すパラメータＳの関数として用いる。
【０２６５】
あるいは、処理動作を定める手段６１は、処理動作の性質を表すパラメータＳの関数として１組の定数の全部または一部を決定するのに適した計算モジュールを備えている。
これらの動作データの全てを、フィルタリングの組み合わせを決定する手段７０に導入し、この手段７０は、処理動作を定める手段６１内に含まれており、本方法のステップ６を実施するのに適している。手段７０は、線形結合の適用による計算モジュール７２を備えており、本方法の計算サブステップ３０の実施を可能にする。モジュール７２は、入力として、１組の指向性関数を受け取り、処理動作を表す１組の方向性関数の球面調和に基づく分解に対応する係数の線形結合によって、フィルタリングの組み合わせを行う。
【０２６６】
モジュール６２、６４および６６によって与えられる係数は、重み係数を形成し、モジュール７２において線形結合の係数として用いられるという利点がある。
デバイス６０が歪み処理も用いる場合、モジュール７２によって供給されるフィルタリングの組み合わせの修正による歪みモジュール７４を備え、本方法のサブステップ５０を実施する。このモジュールは、入力として、適用する歪みを表す歪み対、および前述のように用いられる歪み効果を表すパラメータλを受け取る。
【０２６７】
歪みのみを適用する場合、モジュール７２は、デバイスの使用には関与せず、歪みモジュール７４のみが必要となる。
このように、手段７０は、適用する処理を表すフィルタリングの組み合わせに対応する１組の係数を供給する。
【０２６８】
任意に、前述のような方法のサブステップ３２を実施することによって、フィルタリングの組み合わせからフィルタ・パラメータを得るのに適した変換モジュール７６に、これらのフィルタリングの組み合わせを導入する。
【０２６９】
これらのフィルタ・パラメータ、または直接的に、フィルタリングの組み合わせをフィルタリング手段８０に適用する。フィルタリング手段８０は、前述の方法のステップ１０を実施し、入力として、時間および三次元空間における当該音場を表す１組の係数の形態で、音場の初期表現を受け、先に定めた処理によって修正した初期音場に対応する修正表現を得るために決定したフィルタを適用する。
【０２７０】
例えば、フィルタリング手段８０は、信号処理プロセッサによって初期音場のディジタル表現に適用されるディジタル・フィルタリング手段である。
他の実施形態では、これらのフィルタリング手段は、利得制御アナログ・フィルタリング手段であり、音場の初期表現の係数に各々対応する１組の信号の形態で、音場の類似表現に適用される。
【０２７１】
例えば、デバイス６０は、計算用ソフトウェア手段と、取得および再生用ハードウェア手段とを装備したコンピュータの形態をなし、データ入力手段６２の使用、ならびに音場の初期表現および音場の修正表現の出力の取得を可能にする。デバイス６０の種々のエレメントは、ソフトウェア手段およびハードウェア手段の組み合わせによって形成する。
【０２７２】
別の実施形態では、デバイス６０は、音響処理の実行のみに専用の特定の取得カードに対応し、あるいはこれらの機能のみを実装するようにプログラムしたコンポーネントの形態をなす。
【０２７３】
デバイス６０は、音場を取得する手段と、その音場を時間および三次元空間で１組の係数の形態で表し、音場の初期表現を得る手段とを備えた音響システムに統合すると有利である。このようなシステムは、制御手段によって制御される再生ユニットも備えており、入力として、音場の修正表現を受け取り、修正音場の再生を得るために、再生ユニットを制御する。
【図面の簡単な説明】
【０２７４】
【図１】図１は、球面座標系の図である。
【図２】図２は、本発明の方法の概略的なフロー・チャートである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態の詳細なフロー・チャートである。
【図４】図４は、処理を適用するステップの一実施形態の図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の詳細なフロー・チャートである。
【図６】図６は、本発明の方法を実施するのに適したデバイスのブロック図である。
【図１】
0004624790.tif 000127
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004624790.tif 000130
【図５】
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【図６】
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