(57)【要約】  リスニング領域における音色の一定性を維持するために、複数の指向性及び周波数にまたがってラウドスピーカアレイを駆動するためのシステム及び方法。一実施形態においては、リスニング領域について説明する周波数独立部屋定数が、第１のビームパターンの指向性指数、リスニング領域内のリスナの位置における直接音／残響音比ＤＲ、及びリスニング領域における指定周波数での推定残響時間Ｔ60を用いて決定される。この部屋定数に基づき、第２のビームパターン用のオフセットが生成され得る。このオフセットは、一定の音色を実現するための第１のビームパターンと第２のビームパターンとの間でのデシベル差を示しており、複数の周波数における第２のビームパターンを調節する目的で使用され得る。一定の音色を維持することにより、リスニング領域の特性及びサウンドプログラムコンテンツを表現する目的で使用されたビームパターンに関係なく、オーディオ品質が向上する。他の実施形態もまた説明される。
2016516349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための方法であって、
部屋の体積と前記ラウドスピーカからのマイクロフォンの距離とを表す部屋定数ｃを、第１のビームパターンの指向性指数に基づいて計算することと、
前記部屋定数ｃ及び第２のビームパターンの指向性指数に基づいて、前記第１のビームパターンと前記第２のビームパターンとの間のレベル差を表す前記第２のビームパターンのオフセットを計算することと、
１組の周波数内の各周波数における前記計算されたオフセットレベルに基づいて、前記第１のビームパターンのレベルを一致させるために前記第２のビームパターンのレベルを調節することと、
を含むことを特徴とする、ラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための方法。
【請求項２】
前記部屋定数ｃを計算することが、
前記ラウドスピーカによって出された、指定周波数ｆにおける第１のビームパターンの直接音／残響音比（ＤＲ）を決定することと、
前記部屋における音のレベルが前記指定周波数ｆで６０ｄＢ低下するのに要する時間（Ｔ60）を決定することと、
前記指定周波数ｆにおける前記第１のビームパターンの指向性指数（ＤＩ1）を決定することと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための方法。
【請求項３】
前記部屋定数ｃが
【数１】
2016516349.tif 000012
に等しいことを特徴とする、請求項２に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための方法。
【請求項４】
前記ＤＲ（ｆ）及びＴ60（ｆ）の値が、前記ラウドスピーカによって出され、前記部屋内の前記マイクロフォンによって感知されたテストサウンドを用いて決定されることを特徴とする、請求項２に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための方法。
【請求項５】
前記ＤＲ（ｆ）及びＴ60（ｆ）の値が、典型的な部屋での推定値であることを特徴とする、請求項２に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための方法。
【請求項６】
前記第２のビームパターンの前記指向性指数（ＤＩ2）を決定することであって、前記指定周波数ｆの場合の前記第２のビームパターンの前記オフセットが
【数２】
2016516349.tif 000013
で計算されることを更に含むことを特徴とする、請求項２に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための方法。
【請求項７】
前記方法が、前記部屋での前記ラウドスピーカの初期化時に実行されることを特徴とする、請求項１に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための方法。
【請求項８】
前記１組の周波数内の各周波数における前記調節されたレベルに基づいて、前記ラウドスピーカを駆動して前記第２のビームパターンを出し、１つのサウンドプログラムコンテンツを前記部屋の中に発することを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための方法。
【請求項９】
リスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機であって、
ハードウェアプロセッサと、
前記ラウドスピーカアレイによって発せられた第１のビームパターンの指向性指数に基づいて前記リスニング領域の部屋定数ｃを決定し、
前記ラウドスピーカアレイによって発せられた第２のビームパターンのオフセットを、前記部屋定数ｃ及び前記第２のビームパターンの指向性指数に基づいて決定し、
１組の周波数内の各周波数における前記計算されたオフセットに基づいて、前記第１のビームパターンのレベルを一致させるために前記第２のビームパターンのレベルを調節するための
音色一定化ユニットを記憶するメモリユニットと、
を備えることを特徴とする、リスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機。
【請求項１０】
前記リスニング領域において前記ラウドスピーカアレイによって出された音を感知するためのマイクロフォンを更に備え、前記部屋定数ｃが、前記リスニング領域の体積及び前記ラウドスピーカアレイからの前記マイクロフォンの距離を表すことを特徴とする、請求項９に記載のリスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機。
【請求項１１】
前記オフセットが、前記１組の周波数内の各周波数における前記第１のビームパターンと第２のビームパターンとの間のレベル差を表すことを特徴とする、請求項９に記載のリスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機。
【請求項１２】
前記部屋定数ｃを決定することが、
前記ラウドスピーカアレイによって出された、指定周波数ｆにおける前記第１のビームパターンの直接音／残響音比（ＤＲ）を決定することと、
前記リスニング領域における音のレベルが前記指定周波数ｆで６０ｄＢ低下するのに要する時間（Ｔ60）を決定することと、
前記指定周波数ｆにおける前記第１のビームパターンの指向性指数（ＤＩ1）を決定することと、
を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のリスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機。
【請求項１３】
前記部屋定数ｃが
【数３】
2016516349.tif 000014
に等しいことを特徴とする、請求項１２に記載のリスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機。
【請求項１４】
前記ＤＲ（ｆ）及びＴ60（Ｆ）の値が、前記ラウドスピーカアレイによって出され、前記リスニング領域内の前記マイクロフォンによって感知されたテストサウンドを用いて決定されることを特徴とする、請求項１２に記載の、リスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機。
【請求項１５】
外部デバイスからデータを受信するためのネットワークコントローラを更に備え、前記ＤＲ（ｆ）及びＴ60（Ｆ）の値が、前記ネットワークコントローラによって外部デバイスから受信した典型的なリスニング領域の推定値であることを特徴とする、請求項１２に記載のリスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機。
【請求項１６】
前記音色一定化ユニットが、
前記第２のビームパターンの前記指向性指数（ＤＩ2）を決定するための動作を更に実行し、前記指定周波数ｆの場合の前記第２のビームパターンの前記オフセットが
【数４】
2016516349.tif 000015
で計算されることを特徴とする、請求項１２に記載のリスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機。
【請求項１７】
前記音色一定化ユニットが、前記リスニング領域における前記ラウドスピーカアレイの初期化時にアクティブ化されることを特徴とする、請求項９に記載のリスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機。
【請求項１８】
前記１組の周波数内の各周波数における前記調節されたレベルに基づいて、前記ラウドスピーカアレイを駆動して前記第２のビームパターンを出し、１つのサウンドプログラムコンテンツを前記リスニング領域の中に発するためのパワーアンプを更に備えることを特徴とする、請求項９に記載のリスニング領域におけるラウドスピーカアレイのビームパターン間で音色の一定性を維持するためのオーディオ受信機。
【請求項１９】
ラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための製造物品であって、
コンピュータ内のプロセッサによって実行されると、
第１のビームパターンの指向性指数に基づいて、部屋の体積及び前記ラウドスピーカからのマイクロフォンの距離とを表す部屋定数ｃを計算し、
前記部屋定数ｃ及び第２のビームパターンの指向性指数に基づいて、前記第１のビームパターンと前記第２のビームパターンとの間のレベル差を表す前記第２のビームパターンのオフセットを計算し、
１組の周波数内の各周波数における前記計算されたオフセットに基づいて、前記第１のビームパターンのレベルを一致させるために前記第２のビームパターンのレベルを調節する
命令を記憶する機械可読記憶媒体を備えることを特徴とする、リラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための製造物品。
【請求項２０】
前記記憶媒体が、前記部屋定数ｃを計算する更なる命令であって、
前記ラウドスピーカによって出された、指定周波数ｆにおける前記第１のビームパターンの直接音／残響音比（ＤＲ）を決定し、
前記部屋における音のレベルが前記指定周波数ｆで６０ｄＢ低下するのに要する前記時間（Ｔ60）を決定し、
前記指定周波数ｆにおける前記第１のビームパターンの指向性指数（ＤＩ1）を決定する
更なる命令を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための製造物品。
【請求項２１】
前記部屋定数ｃが
【数５】
2016516349.tif 000016
に等しいことを特徴とする、請求項２０に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための製造物品。
【請求項２２】
前記ＤＲ（ｆ）及びＴ60（Ｆ）の値が、前記ラウドスピーカによって出され、前記部屋内の前記マイクロフォンによって感知されたテストサウンドを用いて決定されることを特徴とする、請求項２０に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための製造物品。
【請求項２３】
前記ＤＲ（ｆ）及びＴ60（Ｆ）の値が、典型的な部屋の推定値であることを特徴とする、請求項２０に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための製造物品。
【請求項２４】
前記記憶媒体が、
前記第２のビームパターンの前記指向性指数（ＤＩ2）を決定する更なる命令を含み、前記指定周波数ｆの場合の前記第２のビームパターンの前記オフセットが
【数６】
2016516349.tif 000017
で計算されることを特徴とする、請求項１９に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための製造物品。
【請求項２５】
前記命令が、前記部屋での前記ラウドスピーカの初期化時に実行されることを特徴とする、請求項１９に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための製造物品。
【請求項２６】
前記記憶媒体が、
前記１組の周波数内の各周波数における前記調節されたレベルに基づいて、前記ラウドスピーカを駆動して前記第２のビームパターンを出し、１つのサウンドプログラムコンテンツを前記部屋の中に発する更なる命令を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のラウドスピーカのビームパターン間で音色の一定性を維持するための製造物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、リスニング領域における音色の一定性を維持するように複数の指向性及び周波数にまたがってラウドスピーカアレイを駆動するためのシステム及び方法に関する。他の実施形態もまた説明される。
本出願は、米国仮特許出願第６１／７７６，６４８号（２０１３年３月１１日出願）の先の出願日の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
アレイベースのラウドスピーカは、自らの出力を、三次元空間における各種ビームパターンへと空間的に形作ることができる。これらのビームパターンは、発せられた音の様々な指向性（例えば、様々な指向性指数）を定義する。ラウドスピーカアレイを駆動するのに使用される各ビームパターンの変化に応じて音色が変わる。音色とは、他の部分では、音の大きさ、ピッチ、及び期間が一致する異なる種類の発音（例えば、有声音と楽器との間の違い）を区別する音の質のことである。音色が一貫していないと、ユーザ／リスナが認識する音が変わりやすく、一貫性に欠ける。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の一実施形態は、リスニング領域における音色の一定性を維持するように複数の指向性及び周波数にまたがってラウドスピーカアレイを駆動するためのシステム及び方法に関する。一実施形態においては、リスニング領域について説明する周波数独立部屋定数が、（１）第１のビームパターンの指向性指数、（２）リスニング領域内のリスナの位置における直接音／残響音比ＤＲ、及び（３）リスニング領域の推定残響時間Ｔ60を用いて決定される。この部屋定数に基づき、第２のビームパターンの周波数依存オフセットが生成され得る。このオフセットは、リスニング領域におけるビームパターン間で一定の音色を実現するための、第１のビームパターンと第２のビームパターンとの間のデシベル差を示す。例えば、第２のビームパターンのレベルは、第１のビームパターンのレベルと一致するように、このオフセットによって引き上げ又は引き下げられ得る。オフセット値は、ラウドスピーカアレイによって発せられたビームパターンごとに、そのビームパターンが一定の音色を維持するように計算され得る。一定の音色を維持することにより、リスニング領域の特性、及びサウンドプログラムコンテンツを表現する目的で使用されたビームパターンに関係なく、オーディオ品質が向上する。
【０００４】
上記概要には、本発明のすべての態様の網羅的なリストを挙げてはいない。本発明には、前述でまとめた種々の態様のすべての好適な組み合わせからの実施可能なすべてのシステム及び方法が含まれ、並びに以下の詳細な説明で開示されるもの、特に出願とともに提出された請求項において指摘されるものが含まれると考えられる。このような組み合わせには、上記概要では具体的には説明されていない特定の優位性がある。
【０００５】
本発明の実施形態を、例として、限定としてではなく、添付の図面の図に例示する。図面では同様の参照符号は同様の要素を示す。なお本開示において「ａｎ」又は「１つの」本発明の実施形態に言及する場合、それは必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、少なくとも１つを意味している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態に係る、オーディオ受信機、ラウドスピーカアレイ、及びリスニングデバイスを有するリスニング領域の図を示す。
【図２Ａ】一実施形態に係る、単一のキャビネットに格納された複数のトランスデューサを有する１つのラウドスピーカアレイを示す。
【図２Ｂ】別の実施形態に係る、単一のキャビネットに格納された複数のトランスデューサを有する１つのラウドスピーカアレイを示す。
【図３】様々な指向性指数を有する３つの極性パターンを示す。
【図４】一実施形態に係る、リスニング領域において直接音及び反響音を出すラウドスピーカアレイを示す。
【図５】一実施形態に係る、オーディオ受信機の機能ユニットブロック図及び幾つかの構成ハードウェアコンポーネントを示す。
【図６】一実施形態に係る、ある範囲の指向性及び周波数にまたがってラウドスピーカアレイの音色の一定性を維持するための方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、いくつかの実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。詳細について多く説明されるが、当然のことながら、本発明のいくつかの実施形態は、これらの詳細なしに実施してもよい。他の場合では、良く知られている回路、構造体、及び技法については詳細には示さずに、この説明の理解が不明瞭になることがないようにしている。
【０００８】
図１は、オーディオ受信機２、ラウドスピーカアレイ３、及びリスニングデバイス４を有するリスニング領域１の図を示す。オーディオ受信機２は、ラウドスピーカアレイ３内の個々のトランスデューサ５を駆動してリスニング領域１内へと種々の音／ビーム／極性パターンを発するために、ラウドスピーカアレイ３に連結され得る。リスニングデバイス４は、以下で更に詳述するとおり、オーディオ受信機２及びラウドスピーカアレイ３によって出されたこれらの音を感知し得る。
【０００９】
単一のラウドスピーカアレイ３が図示されているが、他の実施形態においては、オーディオ受信機２に複数のラウドスピーカアレイ３が連結され得る。例えば、オーディオ受信機２によって出力された１つのサウンドプログラムコンテンツ（例えば、動画の楽曲又はオーディオトラック）のそれぞれ前方左、前方右、及び前方中央のチャンネルを表す３つのラウドスピーカアレイ３がリスニング領域１に位置付けられ得る。
【００１０】
図１に示すとおり、ラウドスピーカアレイ３は、オーディオ受信機２に接続するためのワイヤ又はコンジットを備え得る。例えば、ラウドスピーカアレイ３は、２つの配線点を備え得る。そしてオーディオ受信機２は、補完的な配線点を備え得る。これらの配線点はそれぞれ、ラウドスピーカアレイ３の背面にあるバインディングポスト及びオーディオ受信機２のスプリングクリップであり得る。これらのワイヤは、別々にくるまれているか、あるいは他の方法でそれぞれの配線点に連結されて大音量ラウドスピーカアレイ３をオーディオ受信機２に電気的に連結する。
【００１１】
他の実施形態においては、ラウドスピーカアレイ３が、無線プロトコルを使用してオーディオ受信機２に連結されており、アレイ３及びオーディオ受信機２が物理的に結合せず、高周波接続を維持するようになっている。例えば、ラウドスピーカアレイ３は、オーディオ受信機２内の対応ＷｉＦｉ（登録商標）送信機からのオーディオ信号を受信するためのＷｉＦｉ受信機を備え得る。いくつかの実施形態においては、ラウドスピーカアレイ３が、オーディオ受信機２から受信した無線オーディオ信号を使用してトランスデューサ５を駆動するための一体型増幅器を備え得る。上述のとおり、ラウドスピーカアレイ３は、下記の技法に従って信号を処理するため、及びトランスデューサ５を駆動するための構成要素を備えるスタンドアロン型ユニットであり得る。
【００１２】
図２Ａは、単一のキャビネット６に格納された複数のトランスデューサ５を有する１つのラウドスピーカアレイ３を示す。本実施例において、ラウドスピーカアレイ３は、キャビネット６内で８行及び４列に整列された３２個の別個のトランスデューサ５を有する。他の実施形態においては、等間隔又は不等間隔を有する様々な数のトランスデューサ５が使用され得る。例えば、図２Ｂに示すとおり、１０個のトランスデューサ５が、キャビネット６内で１行に整列され、サウンドバースタイルのラウドスピーカアレイ３を形成し得る。トランスデューサ５は、平面又は直線状に整列した状態で示されているが、円弧に沿って曲線状に整列していても良い。
【００１３】
トランスデューサ５は、フルレンジドライバ、ミッドレンジドライバ、サブウーファー、ウーファー、ツイータの任意の組み合わせであり得る。トランスデューサ５の各々は、ワイヤコイル（例えばボイスコイル）を拘束する可撓性サスペンションを介して剛性バスケット、即ちフレーム、に接続された軽量ダイヤフラム、即ちコーン、を使用して、円筒状の磁気ギャップを通って軸方向に移動し得る。電気オーディオ信号がボイスコイルに印加されると、ボイスコイル内の電流によって磁場が生み出され、ボイスコイルを可変電磁石にする。コイルとトランスデューサ５の磁気システムとが双方向に作用して、コイル（ひいては取り付けられたコーン）を前後に移動させる機械力を生成し、それによって、音源（例えば、信号プロセッサ、コンピュータ、及びオーディオ受信機２）から来る電気オーディオ信号を制御しながら音を再現する。本明細書では、複数のトランスデューサ５が単一のキャビネット６に格納されているものとして記載されているが、他の実施形態においては、ラウドスピーカアレイ３が、キャビネット６に格納された単一のトランスデューサ５を備え得る。これらの実施形態において、ラウドスピーカアレイ３は、スタンドアロン型のラウドスピーカである。
【００１４】
各トランスデューサ５は、別々かつ別個のオーディオ信号に応じて音を生み出すように、個々に、かつ別々に駆動され得る。様々なパラメータ及び設定（遅延及びエネルギーレベルを含む）に従ってラウドスピーカアレイ３内のトランスデューサ５が個々に、かつ別々に駆動できるようにすることにより、ラウドスピーカアレイ３は多数のサウンド／ビーム／極性パターンを出して、リスナに向けて再生されたサウンドプログラムコンテンツのそれぞれのチャンネルをシミュレートし得るか、又はより良好に表現し得る。例えば、様々な指向性指数（ＤＩ）を有するビームパターンが、ラウドスピーカアレイ３によって発せられ得る。図３は、様々なＤＩを有する３つの極性パターンを示す（右のパターンほどＤＩが高い）。これらのＤＩは、デシベル又は線形（例えば、１、２、３など）で表され得る。
【００１５】
上述のとおり、ラウドスピーカアレイ３は、リスニング領域１内へと音を発する。リスニング領域１とは、ラウドスピーカアレイ３が位置しており、リスナがラウドスピーカアレイ３によって発せられた音を聴くために所在している箇所のことである。例えば、リスニング領域１は、家屋又は商業施設内の部屋、あるいは屋外領域（例えば劇場）であり得る。
【００１６】
図４に示すとおり、ラウドスピーカアレイ３は、リスニング領域１において直接音及び残響／反響音を出し得る。直接音とは、ラウドスピーカアレイ３によって出された音であって、リスニング領域１内の壁、床、天井、又は他の物体／面に反響せずに目標箇所（例えば、リスニングデバイス４）に到達する音のことである。それに対し、残響／反響音とは、ラウドスピーカアレイ３によって出された音であって、リスニング領域１内の壁、床、天井、又は別の物体／面に反響した後に目標箇所に到達する音のことである。下記の式は、ラウドスピーカアレイ３によって発せられた多様な音の総和に基づき、リスニングデバイス４において測定された圧力を表す。
【数１】
2016516349.tif 000003
【００１７】
上記式中、Ｇ（ｆ）は１メートルの無響音軸圧力を二乗したレベルであり、ｒは、ラウドスピーカアレイ３とリスニングデバイス４との間の距離であり、Ｔ60はリスニング領域１における残響時間であり、Ｖはリスニング領域１の機能容積であり、ＤＩは、ラウドスピーカアレイ３によって発せられたビームパターンの指向性指数である。音圧は、直接成分と残響成分とに分けられ、直接成分は
【数２】
2016516349.tif 000004
によって定義され、残響成分は
【数３】
2016516349.tif 000005
によって定義される。
【００１８】
上に図示及び記載のとおり、残響音場は、リスニング領域１の特性（例えば、Ｔ60）、ラウドスピーカアレイ３によって発せられたビームパターンのＤＩ、及びリスニング領域１について説明する周波数独立部屋定数（例えば、
2016516349.tif 000006
）に依存する。この残響音場により、人が認識するオーディオ信号の音色に変化が生まれ得る。発せられたビームパターンのＤＩに基づいてラウドスピーカアレイ３によって出された音の残響場を制御することにより、オーディオ信号の認識音色も制御され得る。一実施形態において、オーディオ受信機２は、以下で更に説明するとおり、ある範囲の指向性及び周波数にまたがって音色の一定性を維持するようにラウドスピーカアレイ３を駆動する。
【００１９】
図５は、一実施形態に係る、オーディオ受信機２の機能ユニットブロック図及び幾つかの構成ハードウェアコンポーネントを示す。別々に図示されているが、一実施形態において、オーディオ受信機２は、ラウドスピーカアレイ３内に組み込まれている。図５に示す構成要素は、オーディオ受信機２に含まれる要素を代表するものであり、他の構成要素を除外するものと解釈されるべきでない。オーディオ受信機２の各要素について、例として以下説明する。
【００２０】
オーディオ受信機２は、メインシステムプロセッサ７とメモリユニット８とを備え得る。プロセッサ７及びメモリユニット８は概して、オーディオ受信機２の種々の機能及び動作を実施するのに必要な動作を行うプログラマブルデータ処理コンポーネント及びデータ記憶装置の任意の適切な組み合わせを表す目的で使用される。プロセッサ７は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、汎用マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号コントローラ、又は１組のハードウェア論理構造（例えば、フィルタ、論理演算ユニット、専用ステートマシン）などの専用プロセッサであり得るのに対し、メモリユニット８は、マイクロエレクトロニック不揮発性ランダムアクセスメモリを表し得る。オペレーティングシステムは、オーディオ受信機２の種々の機能に固有のアプリケーションプログラムとともにメモリユニット８に記憶され得る。これらのプログラムは、オーディオ受信機２の種々の機能を実行するために、プロセッサ７によって走らされるか、又は実行される。例えば、オーディオ受信機２は、音色一定化ユニット９を備え得る。音色一定化ユニット９は、オーディオ受信機２の他のハードウェア要素と連携して、ラウドスピーカアレイ３内の個々のトランスデューサ５を駆動して、一定の音色を有する種々のビームパターンを発する。
【００２１】
オーディオ受信機２は、外部デバイスからの電気信号、無線信号、又は光信号を使用してサウンドプログラムコンテンツを受信するための複数の入力１０を備え得る。入力１０は、オーディオ受信機２の露出面に位置する１組の物理コネクタを備える、１組のデジタル入力１０Ａ及び１０Ｂ、並びにアナログ入力１０Ｃ及び１０Ｄであり得る。例えば、入力１０としては、高解像度マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ（登録商標））入力、光デジタル入力（Ｔｏｓｌｉｎｋ）、及び同軸デジタル入力が挙げられ得る。一実施形態において、オーディオ受信機２は、外部デバイスとの無線接続によってオーディオ信号を受信する。本実施形態において、入力１０は、無線プロトコルを使用して外部デバイスと通信するための無線アダプタを備える。例えば、無線アダプタは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ（登録商標）８０２．１１ｘ、セルラー方式による移動通信用のグローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標））、セルラー方式による符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、又はロングタームエボリューション（ＬＴＥ）を使用して通信することができ得る。
【００２２】
次に、入力１０からの一般的な信号フローについて説明する。まず、デジタル入力１０Ａ及び１０Ｂに目を向けると、オーディオ受信機２は、入力１０Ａ又は１０Ｂを通じてデジタルオーディオ信号を受信すると、デコーダ１１Ａ又は１１Ｂを使用して、電気信号、光信号、又は無線信号を、サウンドプログラムコンテンツを表現する１組のオーディオチャンネルへとデコードする。例えば、デコーダ１１Ａは、６つのオーディオチャンネルを含んでいる単一の信号（例えば、５．１信号）を受信して、その信号を６つのオーディオチャンネルへとデコードし得る。デコーダ１１Ａは、アドバンストオーディオコーディング（ＡＡＣ）、ＭＰＥＧオーディオ層ＩＩ、及びオーディオレイヤＩＩＩを含む任意のコーデック又は技法を使用してエンコードされたオーディオ信号をデコードすることができ得る。
【００２３】
アナログ入力１０Ｃ及び１０Ｄに目を向けると、アナログ入力１０Ｃ及び１０Ｄによって受信された各アナログ信号は、サウンドプログラムコンテンツの単一オーディオチャンネルを表現する。そのため、サウンドプログラムコンテンツの各チャンネルを受信するのに、複数のアナログ入力１０Ｃ及び１０Ｄが必要であり得る。アナログオーディオチャンネルは、それぞれのアナログデジタルコンバータ１２Ａ及び１２Ｂによってデジタル化され、デジタルオーディオチャンネルを形成し得る。
【００２４】
プロセッサ７は、デコードされた１つ以上のデジタルオーディオ信号を、デコーダ１１Ａ、デコーダ１１Ｂ、アナログデジタルコンバータ１２Ａ、及び／又はアナログデジタルコンバータ１２Ｂから受信する。プロセッサ７は、これらの信号を処理して、以下で更に詳述するような様々なビームパターン及び一定の音色を有する処理済みオーディオ信号を出す。
【００２５】
図５に示すとおり、プロセッサ７によって出された処理済みオーディオ信号は、１つ以上のデジタルアナログコンバータ１３へと渡されて、１つ以上の別個のアナログ信号となる。デジタルアナログコンバータ１３によって出されたアナログ信号は、パワーアンプ１４へと送り込まれて、ラウドスピーカアレイ３の選択されたトランスデューサ５を駆動して、対応するビームパターンを出す。
【００２６】
一実施形態において、オーディオ受信機２は、アンテナ１５Ｂを使用して近くの無線ルータ、アクセスポイント、又は他のデバイスからのデータパケットを受信及び送信する無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）コントローラ１５Ａも備え得る。ＷＬＡＮコントローラ１５Ａは、中間構成要素（例えば、ルータ又はハブ）を通じたオーディオ受信機２とリスニングデバイス４との間での通信を促進する。一実施形態において、オーディオ受信機２は、関連付けられたアンテナ１６Ｂを有する、リスニングデバイス４又は別の外部デバイスと通信するためのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）送受信機１６Ａも備え得る。ＷＬＡＮコントローラ１５Ａ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）コントローラ１６Ａは、感知した音をリスニングデバイス４からオーディオ受信機２へと転送する目的で、及び／又はオーディオ処理データ（例えば、Ｔ60及びＤＩの値）を外部デバイスからオーディオ受信機２へと転送する目的で使用され得る。
【００２７】
一実施形態において、リスニングデバイス４は、有線又は無線接続によってオーディオ受信機２に連結されたマイクロフォンである。リスニングデバイス４は、専用マイクロフォンであり得るか、又は組み込みマイクロフォンを有する演算デバイス（例えば、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、又はデスクトップコンピュータ）であり得る。以下で更に詳述するとおり、リスニングデバイス４は、リスニング領域１での測定をしやすくする目的で使用され得る。
【００２８】
図６は、ある範囲の指向性及び周波数にまたがってラウドスピーカアレイ３の音色の一定性を維持するための方法１８を示す。この方法は、オーディオ受信機２及びリスニングデバイス４の１つ以上の構成要素によって実行され得る。例えば、方法１８は、プロセッサ７上で動作している音色一定化ユニット９によって実行され得る。
【００２９】
方法１８は、リスニング領域１のオーディオ受信機２が残響時間Ｔ60を決定する処理１９から始まる。残響時間Ｔ60は、リスニング領域１において音のレベルが６０ｄＢ低下するのに要する時間と定義される。一実施形態においては、リスニングデバイス４が、リスニング領域１における残響時間Ｔ60を測定する目的で使用される。残響時間Ｔ60を、リスニング領域１内の特定の箇所（例えば、リスナの箇所）で、又は任意の特定のビームパターンを用いて測定する必要はない。残響時間Ｔ60は、リスニング領域１の属性であり、周波数の関数である。
【００３０】
残響時間Ｔ60は、種々の処理及び技法を用いて測定され得る。一実施形態においては、残響時間Ｔ60を測定するのに、割り込みノイズ技法が使用され得る。この技法では、広帯域ノイズが突発的に再生及び停止される。マイクロフォン（例えば、リスニングデバイス４）と、オクターブ帯域フィルタなど１組の一定割合帯域幅フィルタに接続されたアンプと、を用い、続いて、平均又は二乗平均平方根検出器であり得る１組のＡＣ−ＤＣコンバータを用いて、最初のレベルから−６０ｄＢまでの減衰時間が測定される。完全な６０ｄＢの減衰を実現するのは困難であり得ることから、幾つかの実施形態においては、２０ｄＢ又は３０ｄＢの減衰からの推定が使用され得る。一実施形態においては、最初の５ｄＢの減衰の後に測定が開始され得る。
【００３１】
一実施形態においては、残響時間Ｔ60を測定するのに、伝達関数測定が用いられ得る。この技法では、線形チャープ又は対数正弦（log sine）チャープ、最大長刺激信号、又は他のノイズ状信号などのテスト信号が、送信中のテスト信号及びマイクロフォン（例えば、リスニングデバイス４）を用いて測定中のテスト信号の中で同時に測定される刺激反応系である。この２つの信号の商が伝達関数である。一実施形態において、この伝達関数は、周波数と時間との関数とされ得ることから、高分解能測定を行うことができる。残響時間Ｔ60は、この伝達関数から導出され得る。複数のラウドスピーカ（例えば、ラウドスピーカアレイ３）の各々、及びリスニング領域１内の複数のマイクロフォン箇所の各々から逐次測定を繰り返すことにより、精度が向上し得る。
【００３２】
別の実施形態においては、残響時間Ｔ60が、典型的な部屋特性ダイナミクスに基づいて推定され得る。例えば、オーディオ受信機２は、ＷＬＡＮコントローラ１５Ａ及び／又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）コントローラ１６Ａによって外部デバイスから推定残響時間Ｔ60を受信し得る。
【００３３】
残響時間Ｔ60の測定に続き、動作２０により、リスニング領域１内のリスナ箇所（即ち、リスニングデバイス４の箇所）で直接音／残響音比（ＤＲ）が測定される。直接音／残響音比とは、リスニング箇所における直接音エネルギー対残響音エネルギーの量の比のことである。一実施形態において、直接音／残響音比は、次式で表され得る。
【数４】
2016516349.tif 000007
【００３４】
一実施形態において、ＤＲは、リスニング領域１内の複数の箇所又は区域で測定され得る。そしてこれらの箇所での平均ＤＲが、以下で行われる更なる計算時に使用される。直接音／残響音比の測定は、任意の既知のビームパターンを用い、任意の既知の周波数帯域においてテストサウンドを使用して行われ得る。一実施形態において、オーディオ受信機２は、ラウドスピーカアレイ３を駆動して、ビームパターンＡを使用してビームパターンをリスニング領域１の中へと発する。リスニングデバイス４は、ビームパターンＡからのこれらの音を感知し、感知した音を処理するためにオーディオ受信機２へと送信し得る。ＤＲは、直接場を表す入射音の序盤部分を、反響音を表す到来音の終盤部分と比較することによって測定／計算され得る。一実施形態において、動作１９及び２０は、同時又は任意の順序で行われ得る。
【００３５】
直接音／残響音比の測定に続いて、方法１８は動作２１へと移り、部屋定数ｃを決定する。上述のとおり、部屋定数ｃは周波数から独立しており、次式で表され得る。
【数５】
2016516349.tif 000008
【００３６】
式２に基づき、部屋定数ｃは次式でも表され得る。
【数６】
2016516349.tif 000009
【００３７】
周波数独立部屋定数ｃを計算する際には、最良の信号ノイズ比及び精度を得るために、１つの測定周波数範囲において、周波数依存ＤＲ比、Ｔ60（ｆ）、及びＤＩ（ｆ）が使用される。
【００３８】
上述のとおり、リスニング領域１において、動作２０でビームパターンＡの直接音／残響音比ＤＲが測定され、動作１９でリスニング領域１の残響時間Ｔ60が決定／測定された。更に、周波数ｆにおけるラウドスピーカアレイ３のビームパターンＡの指向性指数ＤＩは既知であり得る。例えば、このＤＩは、無響室におけるラウドスピーカアレイ３の特性化によって決定され得る。そして、ＷＬＡＮ及び／又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）コントローラ１５Ａ及び１６Ａによってオーディオ受信機２へと送信され得る。この３つの既知の値（即ち、ＤＲ、Ｔ60、及びＤＩ）に基づき、式４を使用して、オーディオ受信機２によって動作２１でリスニング領域１の部屋定数ｃが計算され得る。
【００３９】
部屋定数ｃが計算されると、この定数はすべての周波数にまたがって使用され、様々なビームパターンについて、リスナによって認識される一定の音色を維持する想定音色オフセットを計算し得る。一実施形態においては、動作２２により、ビームパターンＡの計算と上述の一般的なリスニング領域１計算とに基づいてビームパターンＢのオフセットが計算される。例えば、ビームパターンＡの計算に基づいたビームパターンＢのオフセットは、次式で表され得る。
【数７】
2016516349.tif 000010
【００４０】
ＯｆｆｓｅｔBA（Ｆ）は、ビームパターンＡとビームパターンＢとの間のデシベル差を表す。動作２３で、オーディオ受信機２が、ＯｆｆｓｅｔBA（Ｆ）に基づいてビームパターンＢのレベルを調節する。例えば、オーディオ受信機２は、ＯｆｆｓｅｔBA（Ｆ）によってビームパターンＢのレベルを引き上げるか、又は引き下げてビームパターンＡのレベルを一致させ得る。
【００４１】
特定の指定周波数ｆでの一例示的状況においては、リスニング領域１のＴ60が０．４秒、ビームパターンＡのＤＩが２（即ち６ｄＢ）、ビームパターンＢのＤＩが１（即ち０ｄＢ）、そして部屋定数ｃが０．０４であり得る。この例示的状況においては、次のように、式５を使用してＯｆｆｓｅｔBAが計算され得る。
【数８】
2016516349.tif 000011
【００４２】
上記実施例に基づくと、ビームパターンＢの方がビームパターンＡよりも２．６３ｄＢ大きいであろう。ビームパターンＡによって出された音とビームパターンＢによって出された音との間で一定のレベルを維持するためには、動作２３でビームパターンＢのレベルを２．６３ｄＢ下げる必要がある。他の実施形態において、ビームパターンＡ及びＢのレベルは、ＯｆｆｓｅｔBAに基づいて、互いに一致するようにともに調節され得る。
【００４３】
動作２２及び２３は、複数のビームパターン及び周波数で行われ、ビームパターンＡに対して、ラウドスピーカアレイ３によって発せられたビームパターンごとに、対応するＯｆｆｓｅｔの値を出し得る。一実施形態においては、方法１８が、リスニング領域１におけるオーディオ受信機２及び／又はラウドスピーカアレイ３の初期化時に実行される。他の実施形態においては、オーディオ受信機２及び／又はラウドスピーカアレイ３のユーザが、オーディオ受信機２の入力メカニズムを通じて方法１８を手動で開始し得る。
【００４４】
ビームパターンごと、及び周波数範囲の組ごとに演算されたＯｆｆｓｅｔの値に基づき、オーディオ受信機２が、入力１０から受信したサウンドプログラムコンテンツを使用してラウドスピーカアレイ３を駆動し、一定の認識音色を有する１組のビームパターンを出す。上述のように一定の音色を維持することにより、リスニング領域１の特性及びサウンドプログラムコンテンツを表現する目的で使用されたビームパターンに関係なく、オーディオ品質が向上する。
【００４５】
先に説明したように、本発明の実施形態は、１つ以上のデータ処理コンポーネント（全体的に「プロセッサ」と本明細書でいう）が、先述したデジタル動作を実行するようにプログラムする命令が記憶された機械可読媒体（超小型電子技術によるメモリなど）に記憶された製造物品とすることができる。他の実施形態においては、これらの動作の一部が、結線論理回路（例えば、専用デジタルフィルタブロック及びステートマシン）を含む特定のハードウェアコンポーネントにより実行されてもよい。それらの動作は、あるいは、プログラムされたデータ処理コンポーネント及び固定された結線回路（hardwired circuit）コンポーネントの任意の組み合わせにより実行されることがあり得る。
【００４６】
ある実施形態について説明し添付の図面に示してきたが、当然のことながら、このような実施形態は大まかな発明を単に例示するものであってそれを限定するものではなく、また、本発明は図示及び説明した特定の構成及び配置には限定されない。なぜならば、他の種々の変更が当業者に想起され得るからである。したがって、説明は、限定的ではなく例示的であるとみなされる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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