(57)【要約】空間における所与の地点（５）に関して規定された所定の概略再生方向に各々関連付けられた複数の音響データ入力信号（Ｓｌ）を用いて、複数の再生エレメント（３ｎ）を備えている音場再生ユニット（２）を制御する方法を提供する。この方法は、３空間次元におけるエレメント（３ｎ）の位置を表すパラメータの決定と、これらの空間特性と、所定の概略再生方向とを用いての、適応フィルタ（Ａ）の決定と、前述のフィルタを音響データ入力信号（Ｓｌ）に適用することによる、制御信号の決定と、再生エレメント（３ｎ）へ印加する目的で、少なくとも１つの制御信号の供給と、を備えていることを特徴とする。
2006517072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音場再生ユニット（２）の本質的再生特性とは実質的に独立した特定的な特性の再生音場を得るために、空間における所与の地点（５）に関して規定された所定の概略再生方向に各々関連付けられた複数の音響データ入力信号（Ｓｌ）を用いて、複数の再生エレメント（３ｎ）を含む前記音場再生ユニット（２）を制御する方法であって、
−前記再生ユニット（２）の少なくとも空間特性を判定し、前記再生ユニットの少なくとも１つのエレメント（３ｎ）の場合に、前記所与の地点（５）に関して３空間次元におけるその位置を表すパラメータの決定を可能にするステップ（１０）と、
−前記再生ユニット（２）の前記少なくとも空間特性と、前記複数の音響データ入力信号（Ｓｌ）と関連付けられた前記所定の概略再生方向とを用いて、適応フィルタ（Ａ）を決定するステップ（５０）と、
−前記適応フィルタを、前記複数の音響データ入力信号（Ｓｌ）に適用することによって、前記再生ユニットの前記エレメントを制御する少なくとも１つの信号を決定するステップ（７０）と、
−前記再生エレメント（３ｎ）へ印加する目的で、前記少なくとも１つの制御信号を供給するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記再生ユニット（２）の少なくとも空間的特徴を判定するステップ（１０）は、前記再生ユニット（２）の特性の全てまたは一部を判定することを可能にする取得サブステップ（２０）を含む、方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の方法において、前記再生ユニット（２）の少なくとも空間的特性を判定するステップ（１０）は、前記再生ユニット（２）の特性の全てまたは一部を与えることを可能にする較正ステップ（３０）を含む、方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、前記較正サブステップ（３０）は、前記再生エレメント（３ｎ）の少なくとも１つの場合に、
−前記再生ユニット（２）の前記少なくとも１つのエレメント（３ｎ）に特定の信号（u n(t)）を送信するサブステップ（３２）と、
−応答して前記少なくとも１つのエレメント（３ｎ）によって出射される音波を取得するサブステップ（３４）と、
−前記取得した信号を、前記出射音波を表す有限数の係数に変換するサブステップ（３６）と、
−前記出射音波を表す係数に基づいて、前記エレメント（３ｎ）の空間パラメータおよび音響パラメータの一方または両方を決定するサブステップ（３９）と、
を含む方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４のいずれかに記載の方法において、前記較正サブステップ（３０）は、前記再生ユニット（２）の前記少なくとも１つのエレメント（３ｎ）の３つの空間次元の少なくとも１つにおいて前記位置を判定するサブステップも含む方法。
【請求項６】
請求項３から５までのいずれか１項に記載の方法において、前記較正ステップ（３０）は、前記再生ユニット（２）の前記少なくとも１つのエレメント（３ｎ）の周波数応答（Hn (f)）を判定するサブステップを含む、方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法において、適応フィルタを決定するステップ（５０）は、
−前記再生ユニット（２）の前記空間特性によって生ずる再生における変化の補償を可能にするフィルタを表すデコーディング行列（Ｄ）を決定するサブステップ（５４）と、
−前記複数の入力信号（Ｓｌ）の各データ信号と関連付けられている前記所定の概略方向を表す、理想的マルチチャネル放射行列（Ｓ）を決定するサブステップ（５５）と、
−前記デコーディング行列（Ｄ）および前記マルチチャネル放射行列（Ｓ）を用いて、前記適応フィルタを表す行列（Ａ）を決定するサブステップ（５６）と、
を含む、方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、適応フィルタを決定する前記ステップ（５０）は、前記適応フィルタの空間精度の限界次数（Ｌ）と、前記音場の再現中における所望の精度の空間における分布を表す空間ウィンドウに対応する行列（Ｗ）と、前記再生ユニット（２）の放射を表す行列（Ｍ）との提供を可能にする複数の計算サブステップ（５１、５２、５３）を含み、前記デコーディング行列（Ｄ）を計算するサブステップ（５４）は、これらの計算サブステップの結果を用いて実行する、方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８のいずれかに記載の方法において、前記デコーディング（Ｄ）、理想的マルチチャネル放射（Ｓ）および適応（Ａ）のための行列は、周波数とは独立であり、前記適応フィルタを適用することにより前記再生ユニットのエレメントを制御する少なくとも１つの信号を決定するステップ（７０）は、単純な線形結合、およびそれに続く遅延に対応する、方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法において、前記再生ユニット（２）の特性を判定する前記ステップ（１０）は、前記再生ユニット（２）の音響特性の判定を可能とし、前記方法は、これらの音響特性を補償するフィルタを決定するステップ（６０）を含み、少なくとも１つの制御信号を決定する前記ステップ（７０）は、前記音響補償フィルタを適用するサブステップ（９０）を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、音響特性を判定する前記ステップ（１０）は、少なくとも１つのエレメント（３ｎ）の場合に、その周波数応答（Hn (f)）を表すパラメータを与えるのに適している、方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法において、少なくとも１つの制御信号を決定する前記ステップ（７０）は、前記再生エレメント（３ｎ）の波面を、前記所与の地点（５）からのそれらの距離の関数として、時間的に整合するために、利得を調節し、遅延を加えるサブステップを含む、方法。
【請求項１３】
コンピュータ・プログラムであって、コンピュータによって該プログラムを実行したとき、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法のステップを実行するためのプログラム・コード命令を含む、コンピュータ・プログラム。
【請求項１４】
少なくとも１つのプロセッサと不揮発性メモリ・エレメントとを含む形式の着脱可能媒体であって、前記メモリがプログラムを含み、該プログラムは、前記プロセッサが当該プログラムを実行したとき、請求項１から１２までのいずれか１項による方法のステップを実行するためのコード命令を含む、着脱可能媒体。
【請求項１５】
複数の再生エレメント（３ｎ）を含む音場再生ユニット（２）を制御するための装置であって、所与の地点（５）に関して規定された所定の概略再生方向と各々関連付けられた複数の音響データ入力信号（Ｓｌ）の入力手段を備え、更に、
−前記再生ユニット（２）の前記少なくとも空間特性を判定し、前記再生ユニットの少なくとも１つのエレメント（３ｎ）の場合に、前記所与の地点（５）に関して３空間次元におけるその位置を表すパラメータの決定を可能にする手段（１１６）と、
−前記再生ユニット（２）の少なくとも空間特性と、前記複数の音響データ入力信号（Ｓｌ）と関連付けられた前記所定の概略再生方向とを用いて、適応フィルタ（Ａ）を決定する手段（１１４）と、
−前記適応フィルタ（Ａ）を、前記複数の音響データ入力信号（Ｓｌ）に適用することによって、前記再生ユニットの前記エレメントを制御する少なくとも１つの信号を決定する手段（１１４）と、
を備えた装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置において、前記再生ユニット（２）の前記少なくとも空間特性を判定する前記手段は、前記特性の直接取得のための手段（１１６）を備えた、装置。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６のいずれかに記載の装置において、前記再生ユニット（２）の前記少なくとも空間特性の判定を可能とする較正手段（９１、９２、９３、１００）と関係付けられるのに適している、装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置において、前記較正手段は、ほぼ四面体形状に応じて配された４つの圧力センサを含む、音波取得手段（１００）を備えた、装置。
【請求項１９】
請求項１５から１８までのいずれか１項に記載の装置において、特性を判定する前記手段は、前記再生ユニット（２）の前記エレメント（３ｎ）の少なくとも１つの音響特性を判定するのに適しており、前記装置は、前記音響特性を用いて音響補償フィルタを決定する手段を備え、少なくとも１つの制御信号を決定する前記手段は、前記音響補償フィルタの適用に適している、装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置において、前記音響特性を判定する前記手段は、前記再生ユニット（２）の前記エレメント（３ｎ）の周波数応答（Hn (f)）を判定するのに適している、装置。
【請求項２１】
所与の地点（５）により規定された所定の概略再生方向と各々関連付けられた複数の音響データ入力信号（Ｓｌ）を決定する手段（１１２）を備えた、オーディオおよびビデオのデータを処理する装置であって、請求項１から１９までのいずれか１項の再生ユニット（２）を制御する装置を備えた装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の装置において、複数の入力信号を決定する前記手段は、ディジタルのオーディオおよびビデオの一方または両方のディスクを読み取りデコードするユニット（１１２）によって形成された、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間内における所与の地点に関して規定した所定の概略再生方向に各々関連付けられた、複数の音響またはオーディオフォニック信号を用いて、複数の再生エレメントを備える音場再生部を制御する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような１組の信号は、一般に、「マルチチャネル信号」という表現で呼ばれており、チャネルと呼ばれる複数の信号に対応し、並列に送信されるか、または互いに多重化され、その各々が、所与の地点に対して概略的な方向に既定されている再生エレメントまたは再生エレメント群を対象としている。
【０００３】
例えば、従来のマルチチャネル・システムは、「５.１ ＩＴＵ−Ｒ  ＢＦ  ７７５−１」の名称で知られており、聴取中心に関して５つの概略方向に配置された再生エレメントを対象とする５つのチャネルを備えている。これらの方向は、０゜、＋３０゜、−３０゜、＋１１０゜、および−１１０゜によって規定されている。
【０００４】
したがって、このような配置は、１つのラウドスピーカ、または中央、前方の左右各側、および後方の左右各側に設けたラウドスピーカ群に対応する。
制御信号は、各々、特定の方向に関連付けられているので、これらの信号を再生ユニットに印加する際、そのエレメントが所定の空間構成に対応していない場合、再生される音場に大きな変形が発生する。
【０００５】
チャネル上に遅延手段を組み込み、再生エレメントと聴取中心との間の距離を少なくとも部分的に補償するシステムがある。しかしながら、これらのシステムは、空間内における再生ユニットの配置を考慮することができない。
【０００６】
したがって、いずれの空間的構成を有する再生ユニットであっても、マルチチャネル型信号を用いて、高品質の再生を可能にする既存のシステムや方法はないことが分かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、空間的構成がいずれの形式であっても、再生ユニットを制御する方法およびシステムを規定することによって、こ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】
【０００８】
本発明は、音場再生ユニットの本質的再生特性とは実質的に独立した特定的な特性の再生音場を得るために、空間における所与の地点に関して規定された所定の概略再生方向に各々関連付けられた複数の音響データ入力信号を用いて、複数の再生エレメントを備えている音場再生ユニットを制御する方法であって、
−再生ユニットの少なくとも空間特性を判定し、再生ユニットの少なくとも１つのエレメントの場合に、所与の地点に関して３空間次元におけるその位置を表すパラメータの決定を可能にするステップと、
−再生ユニットの少なくとも空間特性と、複数の音響データ入力信号と関連付けられた所定の概略再生方向とを用いて、適応フィルタを決定するステップと、
−適応フィルタを、複数の音響データ入力信号に適用することによって、再生ユニットのエレメントを制御する少なくとも１つの信号を決定するステップと、
−再生エレメントへ印加する目的で、少なくとも１つの制御信号を供給するステップと、
を備えていることを特徴とする。
【０００９】
他の特徴によれば、
−再生ユニットの少なくとも空間的特徴を判定するステップは、再生ユニットの特性の全てまたは一部を判定することを可能にする取得サブステップを備えている。
【００１０】
−再生ユニットの少なくとも空間的特性を判定するステップは、再生ユニットの特性の全てまたは一部を与えることを可能にする較正ステップを備えている。
−較正サブステップは、再生エレメントの少なくとも１つの場合に、
−再生ユニットの少なくとも１つのエレメントに特定の信号を送信するサブステップと、
−応答して少なくとも１つのエレメントによって出射される音場を取得するサブステップと、
−取得した信号を、出射音波を表す有限数の係数に変換するサブステップと、
−出射音波を表す係数に基づいて、エレメントの空間および／または音響パラメータを決定するサブステップと、
を備えている。
【００１１】
−較正サブステップは、再生ユニットの少なくとも１つのエレメントの３つの空間次元の少なくとも１つにおける位置を判定するサブステップを備えている。
−較正ステップは、再生ユニットの少なくとも１つのエレメントの周波数応答を判定するサブステップを備えている。
【００１２】
−適応フィルタを決定するステップは、
−再生ユニットの空間特性によって生ずる再生における変化の補償を可能にするフィルタを表すデコーディング行列を決定するサブステップと、
−複数の入力信号の各データ信号と関連付けられている所定の概略方向を表す、理想的マルチチャネル放射行列を決定するサブステップと、
−デコーディング行列およびマルチチャネル放射行列を用いて、適応フィルタを表す行列を決定するサブステップと、
を備えている。
【００１３】
−適応フィルタを決定するステップは、適応フィルタの空間精度の限界次数と、音場の再現中における所望の精度の空間における分布を表す空間ウィンドウに対応する行列と、再生ユニットの放射を表す行列との提供を可能にする複数の計算サブステップを備えており、デコーディング行列を計算するサブステップは、これらの計算サブステップの結果を用いて実行する。
【００１４】
−デコーディング、理想的マルチチャネル放射および適応のための行列は、周波数に依存せず、適応フィルタを適用することにより再生ユニットのエレメントを制御する少なくとも１つの信号を決定するステップは、単純な線形結合、およびそれに続く遅延に対応する。
【００１５】
−再生ユニットの特性を判定するステップは、再生ユニットの音響特性の判定を可能とし、本方法は、これらの音響特性を補償するフィルタを決定するステップを備えており、少なくとも１つの制御信号を決定するステップは、音響補償フィルタを適用するサブステップを備えている。
【００１６】
−音響特性を判定するステップは、少なくとも１つのエレメントの場合に、その周波数応答を表すパラメータを与えるのに適している。
−少なくとも１つの制御信号を決定するステップは、再生エレメントの波面を、所与の地点からのそれらの距離の関数として、時間的に整合するために、利得を調節し、遅延を加えるサブステップを備えている。  
【００１７】
また、本発明は、コンピュータ・プログラムにも関し、コンピュータによってこのプログラムを実行すると、前述した方法のステップを実行するプログラム・コード命令を備えている。
【００１８】
また、本発明は、少なくとも１つのプロセッサと不揮発性メモリ・エレメントとを備えている形式の着脱可能媒体にも関し、メモリがプログラムを備えており、このプログラムは、プロセッサが当該プログラムを実行すると、前述した方法のステップを実行するコード命令を備えている。
【００１９】
また、本発明は、複数の再生エレメントを備えている音場再生ユニットを制御するための装置にも関し、該装置は、所与の地点に関して規定された所定の概略再生方向と各々関連付けられた複数の音響データ入力信号の入力手段を備え、更に、
−再生ユニットの少なくとも空間特性を判定し、再生ユニットの少なくとも１つのエレメントの場合に、所与の地点に関して３空間次元におけるその位置を表すパラメータの決定を可能にする手段と、
−再生ユニットの少なくとも空間特性と、複数の音響データ入力信号と関連付けられた所定の概略再生方向とを用いて、適応フィルタを決定する手段と、
−適応フィルタを、複数の音響データ入力信号に適用することによって、再生ユニットのエレメントを制御する少なくとも１つの信号を決定する手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２０】
この装置の他の特徴によれば、
−再生ユニットの少なくとも空間特性を判定する手段は、特性の直接取得のための手段を備えている。
【００２１】
−これは、再生ユニットの少なくとも空間特性の判定を可能とする較正手段と関連付けられるのに適している。
−較正手段は、ほぼ四面体形状に応じて配された４つの圧力センサを備えている、音波取得手段を備えている。
【００２２】
−特性を判定する手段は、再生ユニットのエレメントの少なくとも１つの音響特性を判定するのに適しており、本装置は、音響特性を用いて音響補償フィルタを決定する手段を備えており、少なくとも１つの制御信号を決定する手段は、音響補償フィルタの適用に適している。
【００２３】
−音響特性を判定する手段は、再生ユニットのエレメントの周波数応答を判定するのに適している。
また、本発明は、所与の地点に関して規定された所定の概略再生方向と各々関連付けられた複数の音響データ入力信号を決定する手段を備え、オーディオおよびビデオ・データを処理する装置にも関し、再生ユニットを制御するデバイスを備えていることを特徴とする。
【００２４】
−複数の入力信号を決定する手段は、ディジタル・オーディオおよび／またはビデオ・ディスクを読み取り、デコードするユニットによって形成する。
本発明は、純粋に一例として示す以下の説明を熟読し、添付図面を参照することによって一層深く理解できよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本文において参照する座標系を示すために、従来の球座標系を示す。
この座標系は、原点Ｏを有し、３本の軸（ＯＸ）、（ＯＹ）および（ＯＺ）を有する直交座標系である。
【００２６】
この座標系では、
【００２７】
【数１】
2006517072.tif 000003
【００２８】
で示す位置を、その球座標(r,θ,φ)によって記述し、ｒは原点Ｏに対する距離を示し、θは垂直面における方位を示し、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)で示す音圧を、各時点ｔにおける全ての地点において規定すれば、音場が分かる。音圧の時間フーリエ変換をP(r,θ,φ,f)で示し、ｆは周波数である。
【００２９】
本発明は、いずれの音場についてもその特性を記述することができる１団の空間−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種類の球面フーリエ−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。
【００３０】
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、波動方程式の解となり、この領域の外部に位置付けられた音源が生成する音場の全てを発生する基礎を構成する。
【００３１】
したがって、いずれの三次元音場であっても、以下のように表される逆フーリエ−ベッセル変換の式にしたがって、フーリエ−ベッセル関数の線形組み合わせによって表される。
【００３２】
【数２】
2006517072.tif 000004
【００３３】
この式では、項Pl,m(f)は、定義上、音場p(r,θ,φ,t)のフーリエ−ベッセル係数であり、ｋ＝２πｆ／ｃ、ｃは空気中における音速（３４０ｍｓ−１）であり、jl(kr)は、第１種の球面ベッセル関数であり、
【００３４】
【数３】
2006517072.tif 000005
【００３５】
によって規定される次数ｌを有する。ここで、Jv(x)は、第１種および次数ｖのベッセル関数であり、yml (θ,φ)は、次数ｌおよび項ｍの実球面調和であり、ｍは、−ｌからｌまでの範囲を取り、次のように定義する。
【００３６】
【数４】
2006517072.tif 000006
【００３７】
この式において、Pml(x)は、関連するルジャンドル関数であり、次のように定義する。
【００３８】
【数５】
2006517072.tif 000007
【００３９】
Pl (x)は、ルジャンドル多項式を示し、次の式で定義する。
【００４０】
【数６】
2006517072.tif 000008
【００４１】
フーリエ−ベッセル係数は、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も表現される。
一変形体では、本発明の方法は、フーリエ−ベッセル関数の任意の無限線形組み合わせとして表現される関数に基づいて動作する。
【００４２】
図２は、本発明の方法を用いる再生システムを略図で示す。
このシステムは、再生ユニット２を制御するデコーダまたはアダプタ１を備えている。再生ユニット２は、ラウドスピーカ、バッファ、あるいはその他のあらゆる音源または音源群のような、複数のエレメント３１から３Ｎを備えており、これらは、聴取現場４において、いずれか態様で配置されている。座標系の原点Ｏを、再生ユニットの中心５と呼び、聴取現場４において任意に配されている。
【００４３】
空間、音響および電気力学的特性の集合を、再生ユニット２の本質的特性と見なす。
アダプタ１は、入力として、再生する音響データから成るマルチチャネル型の信号Ｓｌと、再生ユニット２の少なくとも空間特性を表し、特に、再生ユニット２の少なくとも１つのエレメント３ｎの場合、所与の地点５に対する３つの空間次元におけるその位置を表すパラメータの決定を可能にするデータから成る定義信号ＳＬとを受け取る。
【００４４】
本発明に対応する処理動作の終了時に、アダプタ１は、再生ユニット２のエレメントの各々、またはエレメント３１から３Ｎの群に配慮して、特定の制御信号sc1からscNを送信する。
【００４５】
図３は、図２を参照して説明したような再生システムと共に用いる、本発明による方法の主要なステップを略図で示す。
この方法は、再生ユニット２の空間特性の決定を少なくとも可能にするのに適した動作パラメータを決定するステップ１０を備えている。
【００４６】
ステップ１０は、パラメータ取得ステップ２０および／または再生ユニット２の特性を決定および／または測定することを可能にする較正ステップ３０を備えている。
記載している実施形態では、ステップ１０は、マルチチャネル入力信号Ｓｌの種々のチャネルと関連付けられた所定の概略方向を記述するパラメータを決定するステップ４０も備えている。
【００４７】
ステップ１０の終了時に、少なくとも入力チャネルの各々に関連付けられた種々の所定の概略方向、および再生ユニット２のエレメントの各々またはエレメント３ｎ群の３つの空間次元における位置に関するデータを決定する。
【００４８】
これらのデータは、ステップ５０において、再生ユニット２の空間特性を考慮できるようにする適応フィルタを決定し、マルチチャネル入力信号を再生ユニット２の特定的な空間構成に適応させるためのフィルタを規定するために用いられる。
【００４９】
また、ステップ１０は、再生ユニット２のエレメント３１から３Ｎの全てまたは一部について、音響特性を判定できるという利点がある。
その場合、本方法は、エレメント３１から３Ｎの特定的な音響特性の影響を補償することができる音響補償フィルタを決定するステップ６０を備えている。
【００５０】
次いで、ステップ５０で規定したフィルタ、そしてステップ６０において有利に規定したフィルタは、メモリに格納することができるので、ステップ１０、５０および６０は、再生ユニット２の空間構成および／またはマルチチャネル入力信号の性質を変更するときにのみ、繰り返せばよい。
【００５１】
次いで、本方法は、再生ユニット２のエレメントを対象とした制御信号sc１からscＮを決定するステップ７０を備えており、ステップ７０は、ステップ５０において決定した適応フィルタを、マルチチャネル入力信号Ｓｌを形成する種々のチャネルc1(t)からcQ(t)に適用するサブステップ８０と、有利なことには、ステップ６０において決定した音響補償フィルタを適用するサブステップ９０とを備えている。
【００５２】
このようにして得られる信号sc１からscＮは、再生ユニット２のエレメント３１から３Ｎに印加され、再生ユニット２の空間的特性、そして有利には音響特性に対する最適な適応で、マルチチャネル入力信号Ｓｌが表す音場を再生する。
【００５３】
したがって、本発明の方法の使用により、再生される音場の特性は、実質的に再生ユニット２の、そして特に、その空間構成の本質的再生特性には実質的に依存しないように思われる。
【００５４】
本発明の方法の主要なステップについて、これより更に詳しく説明する。
パラメータ取得ステップ２０において、操作者または適したメモリ・システムは、計算パラメータの全てまたは一部を指定することができ、特に、
−座標ｒｎ、θｎ、およびφｎによって球面座標系で表され、聴取中心５に関するエレメント３ｎの位置を表すパラメータ
【００５５】
【数７】
2006517072.tif 000009
【００５６】
、および／または
−エレメント３ｎの周波数応答を表すパラメータHｎ(f)、
を指定することができる。
【００５７】
このステップ２０は、マイクロコンピュータ、またはいずれかのその他のしかるべき手段のような、従来の形式のインターフェースによって実現する。
較正ステップ３０、およびこのステップを実現する手段について、これより更に詳しく説明する。
【００５８】
図４は、較正手段を詳細に示す。これらは、分解モジュール９１、インパルス応答決定モジュール９２、および較正パラメータ決定モジュール９３を備えている。
較正手段は、マイクロフォンまたはその他のあらゆる適したデバイスのような、音響取得デバイス１００に接続し、再生ユニット２の各エレメント３ｎに順に接続して、このエレメント上のデータをサンプルするのに適している。
【００５９】
図５は、前述の較正手段が用い、再生ユニット２の特性を測定可能にする較正ステップ３０の一実施形態を詳細に示す。
サブステップ３２において、較正手段は、エレメント３ｎに配慮して、ＭＬＳ（最大長シーケンス）疑似ランダム・シーケンスのような特定的な信号un(t)を送信する。取得デバイス１００は、サブステップ３４において、信号un(t)の受信に応答して、エレメント３ｎが出射した音波を受信し、受信した波を表すＩ個の信号cp1(t)からcpI(t)を、分解モジュール９１に送信する。
【００６０】
サブステップ３６において、分解モジュール９１は、取得デバイス１００が検知した信号を、有限数のフーリエ−ベッセル係数ql,m(t)に分解する。
例えば、取得デバイス１００は、図６を参照して示すような、半径Ｒの四面体の４つの頂点に位置付けられた４つの圧力センサで構成されている。４つの圧力センサの信号は、したがって、cp1(t)からcp4(t)を示す。検知した音場を表す係数q0,0(t)からq1,1(t)は、以下の関係にしたがって、信号cp1(t)ないしcp4(t)から導き出したものである。
【００６１】
【数８】
2006517072.tif 000010
【００６２】
これらの関係において、CP1(f)からCP4(f)は、cp1(t)からcp4(t)のフーリエ変換であり、Q0,0(f)からQ1,1(f)は、q0,0(t)からq1,1 (t)のフーリエ変換である。
これらの係数がモジュール９１によって定義されると、これらは応答決定モジュール９２に宛てて送られる。
【００６３】
サブステップ３８において、応答決定モジュール９２は、フーリエ−ベッセル係数ql,m(t)および送信信号un(t)をリンクするインパルス応答hpl,m(t)を決定する。判定方法は、特定の送信信号によって異なる。記載している実施形態では、例えば、相関方法のような、ＭＬＳ型の信号に適した方法を用いる。
【００６４】
応答決定モジュール９２によって得られたインパルス応答は、パラメータ決定モジュール９３に宛てて送られる。
サブステップ３９において、モジュール９３は、再生ユニットのエレメントに関するデータを導き出す。
【００６５】
記載している実施形態では、パラメータ決定モジュール９３は、エレメント３ｎと中心５との間の距離ｒｎを、その応答hp0,0(t)と、応答hp0,0 (t)における遅延を推定する方法によって、エレメント３ｎから取得デバイス１００まで音が伝搬するのにかかる時間の測定に基づいて決定する。
【００６６】
エレメント３ｎの方向（θｎ，φｎ）は、hp0,0(t)が最大である時点ｔにおいて得られた応答hp0,0 (t)からhpl,1(t)に適用される逆球面フーリエ変換の最大値を計算することによって導き出す。座標θｎおよびφｎを数カ所の時点で推定し、好ましくはhp0,0(t)が最大である時点の近くで選択すると有利である。座標θｎおよびφｎの最終的な決定は、種々の推定値間で平均を取る技法によって得られる。
【００６７】
このように、記載している実施形態では、取得デバイス１００は、空間における音源の方位を明確にエンコードすることができる。
変形として、座標θｎおよびφｎを、得られるhpl,m(t)の中にある他の応答に基づいて推定するか、あるいは応答hpl,m(t)のフーリエ変換に対応する応答HPl,m (f)に基づいて周波数ドメインにおいて推定する。
【００６８】
このように、ステップ３０は、パラメータｒｎ、θｎおよびφｎを決定することができる。
記載している実施形態では、モジュール９３は、応答決定モジュール９２から来る応答hpl,m(t)に基づいて、各エレメント３ｎの伝達関数Hn(f)も供給する。
【００６９】
第１の解決策は、聴取現場４によって混入される反射のない、非ゼロ信号を含む応答hp0,0(t)の部分の選択に対応する応答hp'0,0 (t)を構築することから成る。周波数応答Hn (f)は、既にウィンドウ化されている応答hp'0,0(t)のフーリエ変換によって導き出される。ウィンドウは、例えば、矩形、ハミング、ハニング、およびブラックマン・ウィンドウのような、従来のスムージング・ウィンドウの中から選択すればよい。
【００７０】
第２の、更に複雑な解決策は、スムージングをモジュールに適用し、そして有利には、応答hp0,0(t)のフーリエ変換から得られた周波数応答HP0,0 (f)の位相に適用することから成る。周波数ｆ毎に、ｆを中心とするウィンドウによって、応答HP0,0 (f)の畳み込みによって、スムージングが得られる。この畳み込みは、周波数ｆ周囲の応答HP0,0 (f)の平均を取ることに対応する。ウィンドウは、例えば、矩形、三角形、およびハミング・ウィンドウのような、従来のウィンドウの中から選択すればよい。有利なことに、ウィンドウの幅は周波数と共に変化する。例えば、ウィンドウの幅は、スムージングを適用する周波数ｆに比例してもよい。固定ウィンドウと比較すると、周波数と共に可変なウィンドウは、高周波数における部屋の影響を少なくとも部分的に排除しつつ、同時に低周波数において応答HP0,0(f)を切り捨てる影響を回避することができる。
【００７１】
再生ユニット２のエレメント３１から３Ｎの全てについて、サブステップ３２から３９を繰り返す。
変形として、較正手段は、レーザ位置測定手段、パス形成技法を用いる信号処理手段、またはその他のいずれかの該当する手段のような、エレメント３１から３Ｎに関するデータを取得する他の手段を備えている。
【００７２】
較正ステップ３０を実現する手段は、例えば、電子カード、コンピュータ・プログラム、またはその他のしかるべき手段によって構成する。
前述のように、ステップ４０は、マルチチャネル入力信号のフォーマット、そして特に、各チャネルと関連付けられた所定の概略方向を記述するパラメータの決定を可能にする。
【００７３】
このステップ４０は、メモリに格納されているパラメータに各々付随するフォーマットのリストからの、操作者によるフォーマットの選択に対応することができ、更にマルチチャネル入力信号に対して実行する自動フォーマット検出にも対応することもできる。あるいは、本方法は、単一の所与のマルチチャネル信号フォーマットに適応する。更に別の実施形態では、ステップ４０により、ユーザは、各チャネルに関連付けられた方向を記述するパラメータを手作業で取得することによって、彼自身のフォーマットを指定することができる。
【００７４】
パラメータ決定ステップ１０を形成するステップ２０、３０および４０は、ユニット２のエレメント３ｎの空間における位置決めのためのパラメータ、およびマルチチャネル信号Ｓｌのフォーマットの決定を少なくとも可能にすることが分かる。
【００７５】
図７は、適応フィルタを決定するステップ５０の詳細なフロー・チャートを示す。
このステップは、既に決定したパラメータを表す行列を計算し決定する、複数のサブステップを備えている。
【００７６】
つまり、サブステップ５１において、適応フィルタを決定するためにステップ５０において望まれる空間精度を表す限界次数と呼ばれる、パラメータＬを、例えば、以下のようにして決定する。
【００７７】
−再生ユニット２の１対のエレメントによって形成される最も小さい角度ａｍｉｎを、例えば、ｎ１≠ｎ２のような、対(n1,n2)の集合の中で、以下のような三角関数の関係によって自動的に計算する。
【００７８】
【数９】
2006517072.tif 000011
【００７９】
−次いで、最大次数Ｌを、以下の関係を満たす最大の整数として自動的に決定する。
【００８０】
【数１０】
2006517072.tif 000012
【００８１】
次に、適応フィルタを決定するステップ５０は、音場に重み付けするための行列Ｗを決定するサブステップを備えている。この行列Ｗは、音場の再現中に望まれる精度の空間における分布を表す空間ウィンドウW(r,f)に対応する。このようなウィンドウは、音場を正しく再現すべき領域のサイズおよび形状を指定することができる。例えば、再生ユニットの中心５を中心とするボールとすることができる。記載している実施形態では、空間ウィンドウおよび行列Ｗは、周波数には依存しない。
【００８２】
Ｗは、サイズ(L+1)2の対角行列であり、重み係数Ｗｌを収容し、各係数Ｗｌは、対角線上で連続して２ｌ＋１回現れる。したがって、行列Ｗは、以下のような形状を有する。
【００８３】
【数１１】
2006517072.tif 000013
【００８４】
記載している実施形態では、係数Ｗｌが取る値は、ｌにおいて評価された、サイズが２Ｌ＋１のハミング・ウィンドウのような関数の値であるので、パラメータＷｌは、０からＬまでのｌについて決定される。
【００８５】
次いで、ステップ５０は、再生ユニットの放射を表す行列Ｍを、特に位置パラメータ
【００８６】
【数１２】
2006517072.tif 000014
【００８７】
に基づいて決定するサブステップ５３を備えている。放射行列Ｍは、再生ユニットの各エレメント３ｎが出射する音場を表すフーリエ−ベッセル係数を、それが受信する信号の関数として導き出すことを可能にする。
【００８８】
Ｍは、サイズが(L+1)2×Ｎの行列であり、要素Ml,m,nで構成され、インデックスｌ、ｍは行l2+l+mを示し、ｎは列ｎを示す。したがって、行列Ｍは次のような形状を有する。
【００８９】
【数１３】
2006517072.tif 000015
【００９０】
記載している実施形態では、要素Ml,m,nは、平面波放射モデルに基づいて得られ、その結果は次のようになる。
【００９１】
【数１４】
2006517072.tif 000016
【００９２】
このように定義された行列Ｍは、再生ユニットの放射を表す。即ち、Ｍは再生ユニットの空間構成を表す。
サブステップ５１から５３は、順次または同時に実行することができる。
【００９３】
次に、適応フィルタを決定するステップ５０は、いわゆる再現フィルタを表すデコーディング行列Ｄを得るために、以前に決定した再生システム２のパラメータ集合を考慮に入れるサブステップ５４を備えている。
【００９４】
行列Ｄの要素Dn, l,m (f)は、再現フィルタに対応し、これらを既知の音場のフーリエ−ベッセル係数Pl,m (f)に適用すると、この音場を再生するために再生ユニットを制御する信号の決定が可能になる。
【００９５】
したがって、デコーディング行列Ｄは、放射行列Ｍの逆である。
行列Ｄは、補助最適化パラメータを伴う制約の下で、逆方法によって行列Ｍから得られる。
【００９６】
記載している実施形態では、ステップ５０は、音場Ｗを重み付けする行列のために、最適化動作を実行するのに適しており、再生される音場における空間歪みを低減することができる。
【００９７】
この行列Ｄは、以下の式にしたがって、行列Ｍから特別に得られる。
【００９８】
【数１５】
2006517072.tif 000017
【００９９】
ここで、ＭＴは、Ｍの共役転置行列である。
記載している実施形態では、行列ＭおよびＷは、周波数に依存しないので、行列Ｄも同様に周波数に依存しない。行列Ｄは、以下のように編成され、Dn, l,mで示される要素によって構成されている。
【０１００】
【数１６】
2006517072.tif 000018
【０１０１】
このため、ステップ５４は、いわゆる再現フィルタを表し、再生ユニットがどのような構成であっても、それに基づいて音場の再現を可能にする行列Ｄを得るることができる。この行列のために、本発明の方法は、再生ユニット２の構成を考慮に入れることが可能となり、特にその具体的な空間構成によって生ずる音場における変化(alteration)を補償することができる。
【０１０２】
変形として、再生ユニット２に関するパラメータは、周波数の関数として可変としてもよい。
例えば、このような実施形態では、行列Ｄの各要素Dn,l,m(f)は、Ｎ個の制御信号の各々と、各周波数ｆにおける振幅を指定する指向性関数Dn(θ,φ,f)を、そして有利には、方向(θ,φ)における平面波の場合の制御信号scｎに対して望まれる位相を関連付けることによって決定することができる。
【０１０３】
指向性関数Dn(θ,φ,f)は、実数値または複素値を各空間方向と関連付ける関数を意味し、実数値または複素値は、任意に、周波数またはある範囲の周波数の関数である。
記載している実施形態では、指向性関数は、周波数に依存せず、Dn(θ,φ)で示される。
【０１０４】
これらの指向性関数Dn(θ,φ)は、理想的な音場と、再生ユニットによって再生される同じ音場との間の特定の物理量が所定の法則に従うことを指定することによって決定することができる。例えば、これらの量は、中心における圧力、および速度ベクトルの方位とすることができる。場合によっては、平面波を再生する際に、３つの制御信号のみがアクティブであることが望ましい。アクティブな制御信号は、scn1からscn3で示され、平面波の方向(θ,φ)に最も近い方向を有する再生要素を供給する信号である。３n1〜３n3で示されるアクティブな再生エレメントは、平面波の方向(θ,φ)を含む三角形を形成する。その場合、３つのアクティブな要素と関連付けられた指向性Dn1(θ,φ)〜Dn3(θ,φ)の値は、次の式で求められる。
【０１０５】
【数１７】
2006517072.tif 000019
【０１０６】
ここで、
【０１０７】
【数１８】
2006517072.tif 000020
【０１０８】
この関係において、αは、[Dnl(θ,φ), ..., Dn3(θ,φ)]を規定するベクトルに対応し、方向(θn1,φn1)、(θn2,φn2)および(θn3,φn3)は、それぞれ、要素３ｎ１、３ｎ２および３ｎ３の方向に対応する。
【０１０９】
非アクティブ再生要素に対応する指向性Dn(θ,φ)の値は、０と見なされる。
先の関係は、異なる平面波のＫ種類の方向(θk,φk)について繰り返される。したがって、指向性関数Dn(θ,φ)の各々は、Ｋ個のサンプルのリストという形態で供給される。各サンプルは、対{((θk,φk), Dn(θk,φk))}という形態で供給され、(θk,φk)は、サンプルｋの方向であり、Dn(θk,φk)は、方向(θk,φk)について、制御信号scnと関連付けられた指向性関数の値である。
【０１１０】
周波数ｆ毎に、各指向性関数の係数Dn,l,m(f)を、サンプル{((θk,φk), Dn(θk,φk))}から導き出す。これらの係数を得るには、球面調和係数の形態で供給される指向性関数に基づいて、リスト{((θk,φk), Dn(θk,φk))}から、サンプルの推測を可能にする角度サンプリング・プロセスを逆に実行する。この逆は、サンプル間の補間を制御するために、異なる形態を取ることができる。
【０１１１】
他の実施形態では、指向性関数は、直接、フーリエ−ベッセル型の係数Dn,l,m(f)の形態で供給する。
このように決定した係数Dn,l,m (f)は、行列Ｄを形成するために用いられる。
【０１１２】
次いで、ステップ５０は、マルチチャネル入力信号Ｓｌの各チャネルに関連付けられた所定の概略方向を表す理想的なマルチチャネル放射行列Ｓを決定するステップ５５を備えている。
【０１１３】
行列Ｓは、理想的な再生ユニットの放射を表す。即ち、マルチチャネル・フォーマットの所定の概略方向に正確に一致する。行列Ｓの各要素Sl,m,q(f)は、各チャネルcq(t)によって理想的に再生される音場のフーリエ−ベッセル係数Pl,m(f)を導き出すことができる。
【０１１４】
行列Ｓを決定するには、各入力チャネルcq(t)と、そして有利には各周波数ｆ毎に、チャネルcq(t)の信号を出射すると想定される音源の分布を表す指向性パターンを関連付ける。
【０１１５】
音源の分布は、球面調和係数Sl,m,q(f)の形態で与えられる。係数Sl,m,q (f)は、Ｑにわたるサイズ(L+1)2の行列Ｓに配列される。Ｑはチャネルの数である。
記載している実施形態では、フォーマットするステップは、各チャネルcq(t)と、マルチチャネル入力フォーマットとしたチャネルcq (t)と関連付けられた方向(θcq, φcq)に対応する方向(θq, φq)に向けられた平面波源を関連付ける。係数Sl,m,q(f)は、したがって、周波数に依存しない。これらは、Sl,m, q で示され、次の関係によって得られる。
【０１１６】
【数１９】
2006517072.tif 000021
【０１１７】
他の実施形態では、理想的な放射行列Ｓは、平面波源の離散分布を、特定のチャネルと関連付け、環状のラウドスピーカの効果を模擬する。その場合、係数Sl,m,qは、基本的音源の各々の寄与を合計することによって得られる。
【０１１８】
更に他の実施形態では、理想的な放射行列Ｓは、特定のチャネルcq (t)を、指向性関数sq(θ,φ)によって記述される平面波源の連続分布と関連付ける。その場合、行列Ｓの係数Sl,m,qは、指向性関数Sq(θ,φ)の球面フーリエ変換によって直接得られる。これらの実施形態では、行列Ｓは周波数には独立している。
【０１１９】
他の更に複雑な実施形態では、行列Ｓは、特定のチャネルと、拡散場を生成する音源の分布を関連付ける。その場合、行列Ｓは周波数と共に変化する。これらの実施形態は、前後のチャネルを別個に考慮するマルチチャネル・フォーマットに適している。例えば、映画室における再生を意図した応用では、後ろチャネルは、拡散雰囲気を再現することを意図する場合が多い。
【０１２０】
他の実施形態では、行列Ｓは、特定のチャネルを、応答が平坦でない音場と関連付ける。例えば、マルチチャネル・フォーマットが、チャネルcq (t)と、周波数応答H(q)(f)を有する平面波源と関連付ける場合、Sl,m,q(f)は周波数と共に変化し、次の関係によって得られる。
【０１２１】
【数２０】
2006517072.tif 000022
【０１２２】
マルチチャネル・フォーマットが、特定のチャネルを、前述の形式の音源分布の重ね合わせと関連付ける場合、放射行列の係数Sl,m, q  (f)を得るには、各形式の音源分布と関連付けられた係数を合計する。  
【０１２３】
最後に、ステップ５０は、再生ユニット２の空間構成を考慮に入れて最適な再生を得るために、マルチチャネル入力信号に適用される適応フィルタに対応する空間適応行列Ａを決定するサブステップ５６を含む。
【０１２４】
空間適応行列Ａは、以下の関係によって、整形用行列Ｓおよびデコーディング用行列Ｄから得られる。
【０１２５】
【数２１】
2006517072.tif 000023
【０１２６】
適応行列Ａは、チャネルc1(t)からcQ (t)を用いて、再生ユニットの空間構成に適応させた信号sa1(t)からsaN(t)の発生を可能にする。各要素An,q(f)は、チャネルcq (t)の適応化した信号san(t)に対する寄与を指定するフィルタである。適応行列Ａのために、本発明の方法は、いずれの空間構成を有する再生ユニットによっても、マルチチャネル信号によって記述される音場の最適な再生を可能にする。
【０１２７】
記載している実施形態では、行列ＤおよびＳは、行列Ａと同様、周波数に依存しない。その場合、行列Ａの要素は、An,qで示される定数であり、適応化信号sa1(t)からsaN(t)の各々は、入力チャネルc1(t)からcQ(t)の単純な線形結合によって得られ、以下で説明するように、適宜遅延が続く。
【０１２８】
行列Ａで表されるフィルタは、異なる形態および／または異なるフィルタリング方法において用いることができる。用いるフィルタが周波数応答によって直接パラメータ化される場合、係数An,q(f)は、ステップ５０によって直接求められる。有利なことに、適応フィルタを決定するステップ５０は、他のフィルタリング方法のためのフィルタのパラメータを決定するために、変換サブステップ５７を備えている。
【０１２９】
例えば、フィルタリング結合An,q(f)は、
−An,q (t)の逆時間フーリエ変換によって計算される有限インパルス応答an,q(t)。各インパルス応答an,q (t)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、
−適応方法によって、An,q (f)から計算される無限インパルス応答を有する再帰フィルタの係数、
に変換される。
【０１３０】
ステップ５０の終了時に、適応フィルタAn,q(f)のパラメータが得られる。
前述のように、ステップ６０は、周波数応答Hn (f)のような、音響特性に関するパラメータをステップ１０において決定した場合、当該パラメータを決定するための再生ユニット２のエレメントの音響特性を補償するフィルタの決定を可能にする。
【０１３１】
周波数応答Hn (f)を用いての、H(l)n(f)で示される、このようなフィルタの決定は、従来のように、例えば、直接反転、逆畳み込み(deconvolution)方法、ウィーナー法(Wiener method)等のような、フィルタ反転方法を適用することによって遂行することができる。
【０１３２】
実施形態の関数として、補償は、応答の振幅のみ、または振幅および位相に関係する。
このステップ６０は、再生ユニット２の各エレメント３ｎの補償フィルタを、その特定的な音響特性の関数として、決定することを可能にする。
【０１３３】
前述のように、これらのフィルタは、異なる形態および／または異なるフィルタリング方法で用いることができる。用いるフィルタを周波数応答で直接パラメータ化する場合、応答H(l)n(f)を直接適用する。有利なことに、補償フィルタを決定するステップ６０は、他のフィルタリング方法のためのフィルタのパラメータを決定するために変換サブステップを備えている。
【０１３４】
例えば、フィルタリング結合H (l)n(f)は、
−H(l)n(f)の逆時間フーリエ変換によって計算した有限インパルス応答h (l)n(f)であって、各々、サンプリングし、次いで各応答に適した長さに切り詰めた、有限インパルス応答h (l)n(f)、または、
−適応方法によって、H (l)n(f)から計算される無限インパルス応答を有する再帰フィルタの係数、
に変換される。
【０１３５】
ステップ６０の終了時に、補償フィルタH (l)n(f)のパラメータが供給される。
これより、制御信号を決定するステップ７０について更に詳細に説明する。
このステップ７０は、行列Ａで表される適応フィルタを、再生する音場に対応するマルチチャネル入力信号Ｓｌに適用するサブステップ８０を備えている。前述のように、適応フィルタAn,q(f)は、再生ユニット２の特徴であるパラメータを組み込んでいる。
【０１３６】
サブステップ８０において、適応フィルタAn,q(f)を信号Ｓｌのチャネルc1(t)からcQ(t)に適用することによって、適応化信号sa1(t)からsaN(t)を得る。
記載している実施形態では、適応行列Ａは、周波数には独立しており、適応フィルタAn,qを以下のように適用する。
【０１３７】
【数２２】
2006517072.tif 000024
【０１３８】
適応は、利得の調節および遅延の適用と共に続け、再生ユニット２のエレメント３１から３Ｎの波形を、最も遠いエレメントに対して時間的に一致させる。適応化信号sa1(t)からsaN(t)は、次の式に応じて、信号v1(t)からvN(t)から導き出す。
【０１３９】
【数２３】
2006517072.tif 000025
【０１４０】
他の実施形態では、適応行列Ａは、周波数と共に変化し、適応フィルタAn,q(f)を以下のように適用する。
【０１４１】
【数２４】
2006517072.tif 000026
【０１４２】
Ｃq (f)は、チャネルcq (t)の時間フーリエ変換を示し、Vn(f)は以下の式で定義する。
【０１４３】
【数２５】
2006517072.tif 000027
【０１４４】
ここで、SAn(f)はsan(t)の時間フーリエ変換である。
適応フィルタAn,q (f)のパラメータの形態に応じて、適応フィルタAn,q (f)によるチャネルcq (t)の各フィルタリングは、例えば、
−パラメータが直接的に周波数応答An,q(f)であり、例えば、ブロック畳み込みの通常の技法を用いて、周波数ドメインにおいてフィルタリングを実行する。
【０１４５】
−パラメータが直接的に有限インパルス応答an,q(t)であり、時間ドメインにおいて畳み込みによってフィルタリングを実行する。または、
−パラメータは、無限インパルス応答再帰フィルタの係数であり、再帰関係によって時間ドメインにおいてフィルタリングを実行する、
というような従来のフィルタリング方法にしたがって実行することができる。
【０１４６】
サブステップ８０は、再生ユニット２のエレメント３１から３Ｎの波面を最も遠いエレメントに対して時間的に合わせるための、利得に対する調節、および遅延の適用によって終了する。適応化信号sa1(t)からsaN(t)は、次の式にしたがって、信号v1(t)からvN(t)から導き出す。
【０１４７】
【数２６】
2006517072.tif 000028
【０１４８】
図８は、前述のような空間適応のためのフィルタを適用するサブステップ８０に対応するフィルタリング構造を示す。
有利なことに、ステップ７０は、再生ユニットの音響特性を補償するサブステップ９０を備えている。各補償フィルタH (l)n(f)を対応する適応化信号san(t)に適用し、以下の関係に応じて、エレメント３ｎの制御信号scn(t)を得る。
【０１４９】
【数２７】
2006517072.tif 000029
【０１５０】
ここで、SCn(f)は、sc n(t)の時間フーリエ変換であり、SAn(f)は、sa n(t)の時間フーリエ変換である。
音響特性補償フィルタH (l)n(f)の適用については、図９を参照しながら説明する。
【０１５１】
これらのフィルタのパラメータの形態に依存して、信号sa n(t)の各フィルタリングは、例えば、
−フィルタリング・パラメータが周波数応答H(l)n(f)である場合、例えば、ブロック畳み込み技法のような、周波数ドメインにおけるフィルタリング方法によって、フィルタリングを実行することができる。
【０１５２】
−フィルタリング・パラメータがインパルス応答h (l)n(t)である場合、時間畳み込みによって、時間ドメインにおいてフィルタリングを実行することができる。
−フィルタリング・パラメータが再帰関係係数である場合、無限インパルス応答再帰フィルタによって、時間ドメインにおいてフィルタリングを実行することができる。
というような従来のフィルタリング方法に応じて実行することができる。
【０１５３】
簡略化した実施形態の一部では、本発明の方法は、再生ユニットのエレメントの特定の音響特性を補償しない。その場合、ステップ６０およびサブステップ９０を実行せず、適応化信号sa1(t)からsaN(t)は直接制御信号sc1からscNに対応する。
【０１５４】
本発明の方法を適用することにより、各エレメント３１から３Ｎは、したがって、特定の制御信号sc1からscNを受け取り、再生する音場の最適な再現に寄与する音場を出射する。１組のエレメント３１から３Ｎを同時に制御することにより、再生ユニット２によるマルチチャネル入力信号に対応する音場の最適な再現が可能となる。再生ユニットの空間構成は、所望通りとすることができ、即ち、固定の構成に対応しない。
【０１５５】
加えて、本発明の方法の他の実施形態、特に、２００２年２月２８日に第０２ ０２ ５８５号という番号の下で出願されたフランス特許出願に記載されている技法によって連想される実施形態も想定することができる。
【０１５６】
即ち、空間適応フィルタを決定するステップ５０は、以下のような多数の最適化パラメータを考慮に入れることができる。
−再生ユニットのエレメント３ｎのテンプレートを表し、このエレメントの動作周波数帯域を指定するGn(f)、
−エレメント３ｎがインパルス信号を入力として受けたときに、エレメント３ｎによって聴取現場４内に生成される音場に対応するエレメント３ｎの空間時間応答を表す、Nl,m,n(f)、
−考慮する周波数ｆ毎に、音場再現制約の空間における分布を表す空間ウィンドウを記述するW(r,f)。これらの制約は、音場を再現するための努力(effort)の空間における分布を指定することができる。
【０１５７】
−フーリエ−ベッセル係数の重みの形態で直接的に、そして考慮する周波数ｆ毎に、音場の再現に関する制約の空間における分布を表す空間ウィンドウを記述するWl(f)。
−考慮する周波数ｆ毎に、空間ウィンドウがボールであるときの空間ウィンドウの半径を表すR(f)。
【０１５８】
−考慮する周波数毎に、再生ユニットの構成の空間付記促成に対する所望の局部適応能力(capacity)を表すμ(f)。
−考慮する周波数ｆ毎に、再現を課する、空間−時間関数のリストを構成する{(lk, mk)}(f)。
【０１５９】
−考慮する周波数ｆ毎に、フィルタの決定の限界次数を課するL(f)。
−考慮する周波数ｆ毎に、再生ユニット２のエレメント３１から３Ｎの放射モデルを定義するRM(f)。
【０１６０】
これら最適化パラメータの全てまたは一部は、デコーディング行列Ｄを決定するサブステップ５４に関与する場合がある。つまり、第０２ ０２ ５８５号という番号の下で出願したフランス特許出願に記載されているように、パラメータNl,m,n (f)およびRM(f)は、放射行列Ｍを決定するサブステップ５３に関与し、パラメータW(r,f)、Wl(f)、R(f)は、行列Ｗを決定するサブステップ５２に関与し、パラメータ{(lk, mk)}(f)は、行列Ｆの決定における追加のサブステップに関与する。次いで、行列Ｍ、ＷおよびＦ、ならびにパラメータGn(f))およびμ(f)の関数として、周波数ｆ毎に、サブステップ５４においてデコーディング行列Ｄを決定する。
【０１６１】
更に特許出願第０２ ０２ ５８５号によれば、行列Ｄの計算は、周波数毎に、考慮する各周波数についてアクティブなエレメントのみを考慮することによって実行することができる。この行列Ｄを決定する方法は、パラメータGn(f)を伴い、エレメントが異なる動作周波数帯域を有する再生ユニットの最適な利用を可能とする。
【０１６２】
尚、ここに記載する本発明の方法の実施態様は、既存の方法、特に、第０２ ０２ ５８５号という番号の下で出願された上記フランス特許出願に記載されている方法よりも効率的であり、したがって迅速であることが分かる。
【０１６３】
Ｑ個のチャネルを備えているマルチチャネル信号を、Ｎ個のエレメントを備えている再生ユニットに、空間精度を次数Ｌで適応させるためには、本発明の方法は、第０２ ０２ ５８５号という番号の下で出願されたフランス特許に記載されている方法を実現するために必要なQ(L+1)2+(L+1)2N個のフィルタの代わりに、Q×N個の適応フィルタがあればよいことがわかる。
【０１６４】
例えば、「５.１ ＩＴＵ−Ｒ  ＢＦ  ７７５−１」信号の、５つのラウドスピーカを有する再生ユニットへの、精度次数５での適応には、３６０個のフィルタの代わりに、２５個のフィルタがあれば済む。
【０１６５】
図１０は、前述のような方法を用いる方法の一実施形態の図を示す。
この装置は、ＤＶＤリーダと呼ばれる、オーディオ−ビデオ・ディスク読み取りユニット１１２のような、マルチチャネル信号を共有するユニット１１０によって形成されたアダプタ１を備えている。ユニット１１０が供給するマルチチャネル信号は、再生ユニット２のエレメントを対象にしている。この信号Ｓｌのフォーマットは、アダプタ１によって自動的に認識され、信号Ｓｌの各チャネルと関連付けられた所定の概略方向を記述するパラメータをそれに対応させるのに適している。
【０１６６】
本発明によれば、アダプタ１は、補助計算ユニット、およびデータ取得ユニット１１６も内蔵している。
例えば、取得手段１１６は、リモート・コントローラとの、またはコンピュータとの赤外線インターフェースによって形成され、ユーザに、再生エレメント３１から３Ｎの空間における位置を規定するパラメータを決定させる。
【０１６７】
これら種々のパラメータは、計算器１１４が、適応フィルタを定義する行列Ａを決定する際に用いられる。
続いて、計算器１１４は、これらの適応フィルタ１１４をマルチチャネル信号Ｓｌに適用し、再生ユニット２を対象とする制御信号sc1からscNを供給する。
【０１６８】
尚、本発明を実現する装置は、コンピュータにおいて用いられるソフトウェア、または較正手段および完成度を高めた再生ユニットの特性を取得および決定する手段を組み込んだ完全装置、というような、他の形態も取り得ることは認められよう。
【０１６９】
つまり、本方法は、オーディオ−ビデオ・デコーダの外部にあり、これと関連する、マルチチャネル再生システムの最適化に専用の装置という形態で用いることもできる。その場合、この装置は、入力として、マルチチャネル信号を受け、出力として、再生ユニットのエレメントのための制御信号を供給するのに適している。
【０１７０】
本装置は、較正ステップに必要な取得デバイス１００に接続するのに適していること、および／またはパラメータ、即ち、再生ユニットのエレメントの位置や、任意にマルチチャネル入力フォーマットの取得を可能にするインターフェースを備えていることが利点である。
【０１７１】
このような取得デバイス１００は、有線またはワイヤレス（無線、赤外線）で接続することができ、リモート・コントローラのようなアクセサリ内に組み込むことができ、または独立としてもよい。
【０１７２】
本方法は、オーディオ−ビデオ・チェーンのエレメントに組み込まれたデバイスによって実現することもでき、このエレメントは、例えば、いわゆる「サラウンド」プロセッサまたはデコーダ、マルチチャネル・デコード機能を内蔵したオーディオ・ビデオ増幅器、あるいは完全に一体化したオーディオ・ビデオ・チェーンのように、マルチチャネル信号を処理するタスクを有する。
【０１７３】
また、本発明の方法は、電子カードまたは専用チップにおいても実現することができる。これは、信号プロセッサ（ＤＳＰ））におけるプログラムの形態で組み込むこともできるという利点もある。
【０１７４】
本方法は、コンピュータによって実行するコンピュータ・プログラムの形態を取ることもできる。プログラムは、入力として、マルチチャネル信号を受け、コンピュータに任意に組み込まれている再生ユニットに制御信号を提供する。
【０１７５】
加えて、例えば、２００２年５月７日に第０２ ０５ ７４１号という番号の下で出願したフランス特許出願に記載されている技法によって連想される方法のような、前述した方法以外の方法を用いて、較正手段を生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】図１は、球座標系を表す図である。
【図２】図２は、本発明による再生システムの図である。
【図３】図３は、本発明の方法のフロー・チャートである。
【図４】図４は、本発明の方法において用いられる較正手段の図である。
【図５】図５は、較正ステップの詳細なフロー・チャートである。
【図６】図６は、較正ステップの実施のために用いられるセンサの簡略図である。
【図７】図７は、適応フィルタを決定するステップの詳細なフロー・チャートである。
【図８】図８は、制御信号を決定する手段の図である。
【図９】図９は、制御信号を決定する手段の図である。
【図１０】図１０は、本発明の方法を用いる装置の一実施形態の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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