(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための方法であって、
−  ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを求めることと、
−  前記ブライトゾーンにおける目標音場を求めることと、
−  前記音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように、前記音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めることと
を含み、前記基準関数が、少なくとも、
−  前記ブライトゾーンにおける補償音場と前記ブライトゾーンにおける前記目標音場との間の偏差を表す第１の項と、
−  前記ブライトゾーンおよびダークゾーンの前記音場モデルに基づいて前記ダークゾーンにおけるパワーと前記ブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第２の加重項と
を含む、方法。
【請求項２】
前記音声前置補償フィルタが前記関連する音発生システムに適用されると、前記ブライトゾーンにおいて所望の目標音場が再現される一方で、前記ブライトゾーンと前記ダークゾーンとの間の音圧の所望の差を再現するように、前記フィルタパラメータが求められる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基準関数が、フィルタ電力を表し、かつ高フィルタ利得を不利にする第３の項をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ブライトゾーンおよびダークゾーンの前記音場モデルを求めることが、前記スピーカの各々に対して、前記ブライトゾーンおよび前記ダークゾーンに分散される複数であるＭ個の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定することを含み、
前記制御点のうちのＫ個が前記ダークゾーンに関する一方で、前記制御点のうちのＬ＝Ｍ−Ｋ個がブライトゾーンに関する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
複数であるＭ個の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定することが、前記音発生システムの試験信号に対する応答を測定することによって得られる前記制御点の各々でのインパルス応答を推定することに基づくかまたは、
複数であるＭ個の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定することが、前記制御点の各々でのインパルス応答のシミュレーションに基づいており、前記シミュレーションが１次反射および／または高次反射を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記基準関数が、前記Ｍ個の制御点にわたる補償モデルインパルス応答と目標インパルス応答との間の偏差のパワーの加重和を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の項が少なくとも２つの異なる加重部分項を含み、および／または前記第２の加重項が少なくとも２つの異なる加重部分項を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基準関数が、前記第２の加重項として、前記音発生システムによって発生される、前記ダークゾーンにおける前記パワーと前記ブライトゾーンにおける前記パワーとの間の前記差の期待値Ｅを含み、
【数１】
0006893986.tif 000026
式中、λおよびαが設定可能な値であり、σＤ＝ΦＤＨＤＲｒ（ｔ）であり、ΦＤが前記ダークゾーンに対する行列重みであり、前記行列重みは、判定基準のコントラスト項の異なる態様をその他の項に対して強調するために使用されることができ、係数ＨＤが前記ダークゾーンにおける前記システムのモデルを表し、Ｒが、最適化されるべき前記フィルタであり、ｒ（ｔ）が入力信号の現在のサンプルであり、σＢ＝ΦＢＨＢＲｒ（ｔ）であり、ＨＢが前記ブライトゾーンにおける前記システムモデルを保ち、Ｔが転置演算子を表し、ΦＢが前記ブライトゾーンに対する行列重みである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基準関数が、
【数２】
0006893986.tif 000027
として規定され、Ｄが前記ブライトゾーン制御点についての所望の伝達関数を含む行列であり、Ｖが重み行列である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記基準関数が、
【数３】
0006893986.tif 000028
として規定され、Ｄが前記ブライトゾーン制御点に対する所望の伝達関数を含む行列であり、ＶおよびＷが重み行列である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記基準関数が、
【数４】
0006893986.tif 000029
として規定され、ｋ個のコントラスト項が使用され、式中：
【数５】
0006893986.tif 000030
であり、Ｄが前記ブライトゾーン制御点に対する所望の伝達関数を含む行列であり、Ｗが重み行列である、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記基準関数が、式：
【数６】
0006893986.tif 000031
が全ての非ゼロフィルタＲに対してゼロより大きい場合、下方に有界であり、Ｗが、
【数７】
0006893986.tif 000032
として選択されて、十分に大きな値Ｑに対してこれが真であると保証し、式中、Ｐが、いかなるベクトルｘ≠０に対しても
【数８】
0006893986.tif 000033
であり、ＨＢおよびＨＤが、それぞれ前記ブライトゾーンおよびダークゾーンに対する伝達関数であるような行列である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ブライトゾーンが、スピーカ出力パワーが伝達されることになる前記スピーカに対する音波ビーム方向を表す少なくとも１つの領域によって規定され、前記ダークゾーンが、スピーカ出力パワーが回避されることになる前記スピーカに対する音波ビーム方向を表す少なくとも１つの領域によって規定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるように構成されるシステムであって、
前記システムが、ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得るように構成され、
前記システムが、前記ブライトゾーンにおける目標音場を得るように構成され、
前記システムが、前記音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように、前記音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるように構成され、前記基準関数が、少なくとも、
−  前記ブライトゾーンにおける補償音場と前記ブライトゾーンにおける前記目標音場との間の偏差を表す第１の項と、
−  前記ブライトゾーンおよびダークゾーンの前記音場モデルに基づいて前記ダークゾーンにおけるパワーと前記ブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第２の加重項と
を含む、システム。
【請求項１５】
前記基準関数が、フィルタ電力を表し、高フィルタ利得を不利にする第３の項をさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記システムが、前記スピーカの各々に対して、前記ブライトゾーンおよび前記ダークゾーンに分散される複数の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定することによって、前記ブライトゾーンおよびダークゾーンの前記音場モデルを得るように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記基準関数が、前記第２の加重項として、前記音発生システムによって発生される、前記ダークゾーンにおける前記パワーと前記ブライトゾーンにおける前記パワーとの間の前記差の期待値Ｅを含み、
【数９】
0006893986.tif 000034
式中、λおよびαは設定可能な値であり、σＤ＝ΦＤＨＤＲｒ（ｔ）であり、ΦＤは前記ダークゾーンに対する行列重みであり、前記行列重みは、判定基準のコントラスト項の異なる態様をその他の項に対して強調するために使用されることができ、係数ＨＤは前記ダークゾーンにおける前記システムのモデルを表し、Ｒは、最適化されるべき前記フィルタであり、ｒ（ｔ）は入力信号の現在のサンプルであり、σＢ＝ΦＢＨＢＲｒ（ｔ）であり、ＨＢは前記ブライトゾーンにおける前記システムモデルを保ち、Ｔは転置演算子を表し、ΦＢは前記ブライトゾーンに対する行列重みである、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ブライトゾーンが、スピーカ出力パワーが伝達されることになる前記スピーカに対する音波ビーム方向を表す少なくとも１つの領域によって規定され、前記ダークゾーンが、スピーカ出力パワーが回避されることになる前記スピーカに対する音波ビーム方向を表す少なくとも１つの領域によって規定される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記システムが、少なくとも１つのプロセッサとメモリとを備え、前記メモリが命令を含み、前記命令が前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサにフィルタパラメータを求めさせる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるためのコンピュータプログラムが記憶されたコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、命令を含み、前記命令が前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに、
−  ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得させ、
−  前記ブライトゾーンにおける目標音場を得させ、
−  前記音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように、前記音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めさせ、
前記基準関数が、少なくとも、
−  前記ブライトゾーンにおける補償音場と前記ブライトゾーンにおける前記目標音場との間の偏差を表す第１の項と、
−  前記ブライトゾーンおよびダークゾーンの前記音場モデルに基づいて前記ダークゾーンにおけるパワーと前記ブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第２の加重項と
を含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項２１】
請求項１に記載の方法を使用することによって求められる音声前置補償フィルタ。
【請求項２２】
音発生システムと、請求項２１に記載の音声前置補償フィルタとを備えるオーディオシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
提案される技術は、一般に、オーディオシステムおよびデジタル音声前置補償に関し、特に、関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための方法および対応するシステム、ならびに対応するコンピュータプログラムおよびコンピュータプログラム製品、ならびに音声前置補償フィルタ、オーディオシステムおよびデジタル音声信号に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声再生システムが、しばしば共有空間に設置されており、そこに数人の潜在聴取者が同時に存在することがある。多くの状況において、このことが問題でないのは、システムの音響的性質が全ての聴取者の場所で良好となるようにシステムが規模調整および設計されることができるからである。しかしながら、全ての潜在聴取者が同じ素材を同じ音量で聞きたいわけではない状況がある。自動車では、例えば、おそらく、運転者は、乗客が聞きたいであろう音楽によって妨げられることなく操縦することに集中する必要がある。別の例では、同じ部屋で２つの異なる映画を同時に見ていることがある。或る音源からの音が所望されない空間の領域が、しばしば「ダークゾーン（dark zone）」と言われる一方で、音源からの、理想的には所望の音場を模倣する音が所望される空間の領域は「ブライトゾーン（bright zone）」と呼ばれる。
【０００３】
そのようなシステムの潜在性は、研究組織の関心をかき立てており、この話題に関して多くの科学論文が発表されてきた。最も一般に活用される方法は、音響コントラスト制御（ＡＣＣ）と呼ばれており、ブライトゾーンエネルギーをダークゾーンエネルギーで除算した商を最大化することに基づいている。この手法は時に、最大化されるべき判定基準の反転の数学的扱いやすさに関連した問題に遭遇する。エネルギー差最大化（ＥＤＭ）と呼ばれる再公式化が、問題を再提起し、ブライトゾーンエネルギーとダークゾーンエネルギーとの間の差を最大化し、これは数学的により扱いやすいが、ＡＣＣと全く同じレベルの極度の音響分離は達成しない。
【０００４】
ＡＣＣ法もＥＤＭ法も、音響コントラストを最大化するという唯一の重点を有しており、ブライトゾーン内の音響的性質を全く考慮しない。したがって、達成されるコントラストと良好なブライトゾーン性質との間の妥協点を見つけ出そうとする各種の方法が、近年の間に開発されてきた。しかしながら、これらの方法は全て、過度に長い信号立上り時間に関するプリリンギング（pre-ringing）または他の音響アーチファクトの傾向がある。
【０００５】
音発生システム自体を補償する音声フィルタを生成する仕方の研究にも著しい努力が費やされてきた。因果的で安定したフィルタを生成する解決策が欧州特許第ＥＰ２２５７０８３号に提示されている。この解決策は、無効な仮定および最適化後フィルタ修正によって制限されないことになるが、異なる空間的場所で異なる音源素材または異なる音の強さが所望されるという可能性を明示的には考慮しない。
【０００６】
したがって、音声前置補償フィルタを設計する分野において改善への一般的な必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための方法を提供することが目的である。
【０００８】
少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるように構成されるシステムを提供することも目的である。
【０００９】
別の目的は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されると音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための対応するコンピュータプログラムを提供することである。
【００１０】
さらに別の目的は、対応するコンピュータプログラム製品を提供することである。
【００１１】
また別の目的は、音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための装置を提供することである。
【００１２】
対応する音声前置補償フィルタを提供することも目的である。
【００１３】
別の目的は、音発生システムと、音声前置補償フィルタとを備える対応するオーディオシステムを提供することである。
【００１４】
さらに別の目的は、音声前置補償フィルタによって生成される対応するデジタル音声信号を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これらの目的および他の目的は、提案される技術の実施形態によって満たされる。
【００１６】
第１の態様によれば、少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための方法が提供される。本方法は、
−  ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを求めることと、
−  ブライトゾーンにおける目標音場を求めることと、
−  音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように、音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めることを含み、基準関数が、少なくとも、
−  ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第１の項と、
−  ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワー（power）とブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第２の加重項とを含む。
【００１７】
第２の態様によれば、少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるように構成されるシステムが提供される。本システムは、ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得るように構成される。本システムは、ブライトゾーンにおける目標音場を得るようにも構成される。さらに、本システムは、音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように、音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるように構成され、基準関数が、少なくとも、
−  ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第１の項と、
−  ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第２の加重項とを含む。
【００１８】
第３の態様によれば、少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるためのコンピュータプログラムが提供される。本コンピュータプログラムは命令を含んでおり、この命令が少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、少なくとも１つのプロセッサに、
−  ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得させ、
−  ブライトゾーンにおける目標音場を得させ、
−  音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されて、ブライトゾーンにおける所望の目標音場の再現を可能にする一方で、ダークゾーンにおいてできるだけ小さな音を再生するように、音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めさせる。
【００１９】
第４の態様によれば、そのようなコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品が提供される。
【００２０】
第５の態様によれば、少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための装置が提供される。本装置は、ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得るための第１のモジュールを備える。本装置は、ブライトゾーンにおける目標音場を得るための第２のモジュールも備える。本装置は、音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように、音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための第３のモジュールをさらに備え、基準関数が、少なくとも、
−  ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第１の項と、
−  ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第２の加重項とを含む。
【００２１】
第６の態様によれば、本明細書に記載される方法を使用することによって求められる音声前置補償フィルタが提供される。
【００２２】
第７の態様によれば、音発生システムと、そのような音声前置補償フィルタとを備えるオーディオシステムが提供される。
【００２３】
第８の態様によれば、そのような音声前置補償フィルタによって生成されるデジタル音声信号が提供される。
【００２４】
このようにして、例えば、１つまたは複数の物理的場所において所望の音場を再現する一方で、他の場所においてできるだけ小さな音を再生することを目指す音声フィルタを設計することが可能である。
【００２５】
他の利点は、詳細な説明を読むことで認識されるであろう。
【００２６】
実施形態は、更なる目的およびその利点と共に、添付図面と共に以下の説明を参照することによって最も良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】オーディオシステムの例を示す概略図である。
【図２】少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための方法の例を示す概略フロー図である。
【図３】ブライトゾーンおよびダークゾーンが一組のスピーカによって囲まれる代表例を示す概略図である。
【図４】ブライトゾーンが２つの空間の領域によって規定され、ダークゾーンが１つの空間の領域によって規定され、一組のスピーカがゾーンに関してより一般的に位置決めされる、より一般的な例を示す概略図である。
【図５】指定された領域における音の空間サンプリングによってゾーンがモデル化される例を示す概略図である。
【図６】音が所望されない方向に音が逃げるのを阻止または少なくとも制限するようにダークゾーンが規定され、音が所望される方向への音の集中を可能にするようにブライトゾーンが規定される代表例を示す概略図である。
【図７】特定の実施形態に係る制約されたフィルタシステムのブロック表現の例を示す概略図である。
【図８】別の特定の実施形態に係る制約されたフィルタシステムのブロック表現の例を示す概略図である。
【図９Ａ】特定のシミュレーション例による、ブライトゾーンについての利得／電力対周波数を示す概略曲線図である。
【図９Ｂ】特定のシミュレーション例による、ダークゾーンについての利得／電力対周波数を示す概略曲線図である。
【図１０】一実施形態に係るプロセッサ−メモリ実装に基づくシステムの例を示す概略ブロック図である。
【図１１】一実施形態に係るコンピュータ実装２００の例を示す概略図である。
【図１２】少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための装置３００の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図面を通して、類似のまたは対応する構成要素に対して同じ符号が使用される。
【００２９】
提案される技術のより良い理解のために、音声前置補償フィルタおよび関連する音発生システムを備えるオーディオシステムの例の簡単な概要で始めることが有益であろう。
【００３０】
図１は、オーディオシステムの例を示す概略図である。オーディオシステム１は、音声前置補償フィルタ１０および関連する音発生システム２０を備える。音声前置補償フィルタ１０は、音発生システム２０への入力経路に配置される。音声前置補償フィルタは、Ｊ≧１個の入力信号を有する。音システムは、Ｎ≧２個のスピーカを備え、以下に説明されることになるように、ブライトゾーンおよびダークゾーンを含む幾つかのゾーンがある。ゾーンは、好ましくは、合計Ｍ≧２個の制御点によって網羅される。
【００３１】
実際には、音声前置補償フィルタ１０は、フィルタによって影響される音の発生を可能にするように音発生システム２０と共に具象化される。
【００３２】
提案される技術は、音声前置補償フィルタ１０のフィルタパラメータを求めるためのいわゆるフィルタ設計システム１００／２００にも関する。
【００３３】
簡単な問題解析を続けることも有用であろう。発明者は、ＡＣＣおよびＥＤＭ法に関する問題は、それらがブライトゾーン内の音響的性質の考慮なく音響コントラスト（または分離）に専ら重点を置くということであると認識した。このブライトゾーン制御の欠如のため、音響コントラスト（典型的にＡＣＣまたはＥＤＭ法を使用する）をブライトゾーン制御（典型的に圧力整合法を使用する）とどうにか相殺する無数の方法が開発されてきた。しかしながら、発明者が認めたように、これらの方法は全て、それらが結果的なフィルタの因果性の制約なく算出されるという特性を共有する。これは、方法が全て、因果的であるとは意図されないフィルタを生成することを意味する。結果的なフィルタは、したがって、通常のオーディオシステムに実装されるために、打ち切られるまたはその他操作される必要がある。これらの修正は、フィルタを任意の主インパルス遅延を伴って実現されるようにして、システム応答のタイミングに対する直接制御およびシステムプリリンギングの、限定的かつ間接的であるとはいえ、若干の制御を提供する。これらの修正は、しかしながら、フィルタ最適化段階の後に適用され、最終フィルタは、したがって、最適でありそうではない。これは、最適化基準がブライトゾーン品質項を認め、かつ原システムが豊富な自由度を有する場合でも、ブライトゾーン音質の制限をもたらす。
【００３４】
パーソナルオーディオ用の因果的フィルタの領域でも若干の研究がなされてきた。ＩＳＶＲ技術メモ「Ｒｅｇｕｌａｒｉｓａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ  ｏｆ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」Ｅｌｌｉｏｔｔら著、２０１１年１２月では、ＡＣＣ基準に対する因果相当物が導出された。この研究は、論文「Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａ  Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｇｎａｌｓ  ｉｎ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」Ｃａｉら著、ＩＣＡＳＳＰ  ２０１３で拡張されて、ブライトゾーンエネルギーが周波数帯域間で劇的に変動する因果的ＡＣＣ法のアーチファクトを補償した。後者の論文では、これは、判定基準の分母に、ブライトゾーンの周波数応答一貫性を増強することを目指す応答変動項を導入することによって緩和される。
【００３５】
論文「Ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｉｌｔｅｒｓ  ｕｓｅｄ  ｉｎ  ａ  ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒ  ａｒｒａｙ  ｆｏｒ  ｐｅｒｓｏｎａｌ  ａｕｄｉｏ」Ｇａｌｖｅｚら著、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｕｄｉｏ，Ｓｐｅｅｃｈ，ａｎｄ  Ｌａｎｇｕａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、第２３巻、２０１５年１１月では、ブライトゾーンにおいて目標が選ばれることができる一方で、ダークゾーンにおける音響パワーが最小化される因果的フィルタが導出および算出される。
【００３６】
図２は、少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための方法の例を示す概略フロー図である。
【００３７】
基本的に、本方法は以下のステップを含む。
Ｓ１：ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを求める。
Ｓ２：ブライトゾーンにおける目標音場を求める。
Ｓ３：音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求め、ここで基準関数が少なくとも、
−  ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第１の項と、
−  ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す、時にコントラスト項と言われる第２の加重項とを含む。
【００３８】
図３は、ブライトゾーンＡおよびダークゾーンＢが一組のスピーカによって囲まれる代表例を示す概略図である。例として、本明細書に記載される方法によって生成されるフィルタは、ブライトゾーンＡにおける音場の所望の音場への固執と共に、２つのゾーンＡ、Ｂ間のコントラストを最適化することに重点を置いてもよい。
【００３９】
ダークゾーンとブライトゾーンとの間のパワー差を最適化することの利点は、ダークゾーンにおける絶対パワーレベルが問題でなくなり、ブライトゾーンに対するダークゾーンにおける相対パワーだけが重要であるということである。これは、ブライトゾーン目標固執およびダークゾーンパワー最小化の競合を軽減する。
【００４０】
図４は、ブライトゾーンが２つの空間の領域Ａ１、Ａ２によって規定され、ダークゾーンが１つの空間の領域Ｂによって規定され、かつ一組のスピーカがゾーンに関してより一般的に位置決めされる、より一般的な例を示す概略図である。
【００４１】
例えば、設計手順の目的は、Ａ１およびＡ２における音場の、特定されたそれぞれの目標音場からの偏差を最適化することと組み合わせて、ブライトゾーンとダークゾーンとの間の音響コントラストを最適化するフィルタを生成することであってもよい。
【００４２】
一般に、ブライトゾーンは１つまたは複数の空間の領域として規定されてもよく、ダークは１つまたは複数の空間の領域として規定されてもよい。ブライトゾーンおよびダークゾーンは典型的に、空間的に独立した領域を表す。
【００４３】
一例として、フィルタパラメータは、音声前置補償フィルタが関連する音発生システムに適用されると、ブライトゾーンにおいて所望の目標音場が再現される一方で、ブライトゾーンとダークゾーンとの間の音圧の所望の差を再現するように、求められてもよい。例えば、ゾーン間の音圧のできるだけ大きな差、および好ましくは、ダークゾーンにおいてできるだけ小さな音を再生することが望ましいであろう。
【００４４】
任意選択で、基準関数は、フィルタ電力を表し、かつ高フィルタ利得を不利にする第３の項をさらに含む。
【００４５】
例として、ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルを求めるステップは、スピーカの各々に対して、ブライトゾーンおよびダークゾーンに分散される複数であるＭ個の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定することを含んでもよい。
【００４６】
好ましくは、制御点のうちのＫ個がダークゾーンに関する一方で、制御点のうちのＬ＝Ｍ−Ｋ個がブライトゾーンに関する。
【００４７】
一例として、複数であるＭ個の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定するステップは、上記音発生システムの試験信号に対する応答を測定することによって得られる上記制御点の各々でのインパルス応答を推定することに基づいてもよい。
【００４８】
図５は、指定された領域における音の空間サンプリングによってゾーンがモデル化される例を示す概略図である。
【００４９】
代替的に、または補足として、複数であるＭ個の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定するステップは、上記制御点の各々でのインパルス応答のシミュレーションに基づいてもよく、ここで上記シミュレーションが１次反射および／または高次反射を含む。
【００５０】
例として、基準関数は、上記Ｍ個の制御点にわたる補償モデルインパルス応答と目標インパルス応答との間の偏差のパワーの加重和を含んでもよい。
【００５１】
特定の例では、基準関数は、第２の加重項として、フィルタ音発生システムによって発生される、ダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差の期待値を含む：
【数１】
0006893986.tif 000002
式中、λおよびαは設定可能な値であり、かつσＤ＝ΦＤＨＤＲｒ（ｔ）であり、ここでΦＤはダークゾーンに対する（場合により周波数依存）行列重みであり、これは判定基準のコントラスト項の異なる態様をその他の項に対して強調するために使用されることができ、係数ＨＤはダークゾーンにおけるシステムのモデルを表し、Ｒは最適化されるべきフィルタであり、ｒ（ｔ）は入力信号の現在のサンプルであり、かつσＢ＝ΦＢＨＢＲｒ（ｔ）であり、ここでΦＢはブライトゾーンに対する（場合により周波数依存）行列重みであり、ＨＢはブライトゾーンにおけるシステムモデルを保ち、かつＴは転置演算子を表す。
【００５２】
任意選択で、期待値は、駆動雑音に関して、および音発生システムを描く数学的モデルの誤差または不確実性に関してとられる。
【００５３】
例えば、基準関数は、スカラ関数として規定されてもよい：
【数２】
0006893986.tif 000003
Ｄはブライトゾーン制御点に対する所望の伝達関数を含む行列であり、かつＶは重み行列である。
【００５４】
例として、重み行列Ｖは、異なる周波数において、空間における或る測定位置の誤差および或るスピーカのフィルタ電力の最小化それぞれに対して異なる強調を割り当てるために使用されてもよい。
【００５５】
別の例では、基準関数は、
【数３】
0006893986.tif 000004
として規定されてもよく、Ｄはブライトゾーン制御点に対する所望の伝達関数を含む行列であり、かつＶおよびＷは重み行列である。
【００５６】
さらに別の例では、ｋ個のコントラスト項が使用されてもよく、ここでｋは２以上である。この例では、基準関数は、したがって、
【数４】
0006893986.tif 000005
として規定されてもよく、ここでｋ個のコントラスト項が使用され、式中：
【数５】
0006893986.tif 000006
である。
【００５７】
以上の例では、重み行列Ｖおよび／またはＷは、異なる周波数において、空間における或る測定位置の誤差および或るスピーカのフィルタ電力の最小化それぞれに対して異なる強調を割り当てるために使用されてもよい。
【００５８】
基準関数は、式：
【数６】
0006893986.tif 000007
が全ての非ゼロフィルタＲに対してゼロより大きければ、下方に有界である。Ｐが、いかなるベクトルｘ≠０に対しても
【数７】
0006893986.tif 000008
であり、ＨＢおよびＨＤが、それぞれブライトゾーンおよびダークゾーンに対する伝達関数であるような行列である、
【数８】
0006893986.tif 000009
を選ぶことで、我々は、十分に大きな値Ｑに対してこれが真であると保証することができる。
【００５９】
任意選択で、パラメータλおよび／またはΦは反復的に求められてもよい。
【００６０】
言及されたように、ブライトゾーンおよびダークゾーンは典型的に、空間的に独立した領域を表す。
【００６１】
特定の応用例では、ビーム形成可能なスピーカを使用するとき、ブライトゾーンは、スピーカ出力パワーが伝送されることになるスピーカに対する音波ビーム方向を表す少なくとも１つの領域によって規定されてもよく、ダークゾーンは、スピーカ出力パワーが回避されることになるスピーカに対する音波ビーム方向を表す少なくとも１つの領域によって規定されてもよい。
【００６２】
図６は、音が所望されない方向に音が逃げるのを阻止または少なくとも制限するように、この例ではＡで示されるダークゾーンが規定され、音が所望される方向への音の集中を可能にするように、この例ではＢで示されるブライトゾーンが規定される代表例を示す概略図である。或る範囲または領域を全てのゾーンから省略することは、その範囲または領域において音圧レベルが高いか低いかに関して我々が無関心であることを暗示する。
【００６３】
一般に、前述されたように、ブライトゾーンは１つまたは複数の領域を含んでもよく、ダークゾーンは１つまたは複数の領域を含んでもよい。
特定の例では、ブライトゾーンは少なくとも２つの物理的に分離した領域を含んでもよく、および／またはダークゾーンは少なくとも２つの物理的に分離した領域を含んでもよく、これらの領域の各々に所望の目標音場が特定される。
【００６４】
ブライトゾーンにおける目標音場が時間的挙動およびスペクトル的挙動の両方に関して（自由に）特定されることができることが理解されるべきである。
【００６５】
特定の例では、ブライトゾーンにおける目標音場は、時間領域モデルによって特定されてもよい。
【００６６】
別の例では、基準関数は、時間領域モデルおよび変数によって排他的に記述される。
【００６７】
ここで様々な非限定的で例証的な実施形態に関した提案される技術の詳細な説明が続く。
【００６８】
本発明の文脈では、ゾーンは空間の容積または表面などの領域と関連付けられ、その音響的性質は数学的モデルによって捉えられる。
【００６９】
後で例証されることになるように、第１の項が少なくとも２つの異なる加重部分項を含んでもよく、および／または第２の項が少なくとも２つの異なる加重部分項を含んでもよいことが理解されるべきである。
【００７０】
提案される技術は、結果的なフィルタの因果性および安定性の制約の下で判定基準の最小化によりフィルタを生成することに重点を置くフィルタ設計戦略を提供する。例として、制約は、（加重）項として、電気音響システムによって両方とも発生される、ダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差の期待値を含む。
【数９】
0006893986.tif 000010
以上、σＤ＝ΦＤＨＤＲｒ（ｔ）であり、ここでΦＤはダークゾーンに対する（場合により周波数依存）行列重みであり、これは判定基準のコントラスト項の異なる態様をその他の項に対して強調するために使用されることができる。係数ＨＤはダークゾーンにおけるシステムのモデルを表し、Ｒは最適化されるべきフィルタであり、ｒ（ｔ）は入力信号の現在のサンプルである。同様に、σＢ＝ΦＢＨＢＲｒ（ｔ）であり、ここでＨＢはブライトゾーンにおけるシステムモデルを保ち、ΦＢはブライトゾーンに対する（場合により周波数依存）行列重みである。
【００７１】
期待値Ｅ｛．｝は、駆動雑音に関して、およびシステムを描く数学的モデルの誤差または不確実性に関してとられる。
【００７２】
判定基準のこの部分は、ＥＤＭ法に対する因果相当物とみなされることができる（が、符号が負とされ、その結果判定基準の最小化が所望の結果を生ずる）。ＥＤＭ判定基準は、それが規定される周波数ビン毎に、
【数１０】
0006893986.tif 000011
であろうが、式中、ｑは最適化されるべきフィルタベクトルであり、ＭｘはゾーンＸにおける個別の測定位置の数である。現在の判定基準が時間領域で表される一方で、ＥＤＭ判定基準が周波数領域で表されるので、ＥＤＭ判定基準と本判定基準との間の差は、それが一見して思われるより大きい。以上のように周波数領域でビン毎に判定基準を算出することは、時間的に堅実な因果的フィルタに関する周波数ビン間の共依存を無視する。
【００７３】
提案されるフィルタ最適化ステップに制約として因果性が含まれるので、本方法は、解決策の時間領域性質に対する明示制御を伴う実現可能なフィルタを生ずる。最適化後修正の必要がないので、最終的な実装されるフィルタは、本来意図された意味で最適であることができる。
【００７４】
例えば、設計手順は以下の通りであることができる。
１．処理されることになるシステム、以後は原システムが特定され、ダークおよびブライトゾーンが指定される。これは、設計されることになるフィルタなしで電気音響システムがどのように挙動するかの数学的表現である。この数学的モデルが取得されることができる幾つかの方途がある。
２．判定基準のその他の部分は、音響ゾーンを扱わず、必要に応じて規定される。通常の場合、所望のブライトゾーン挙動を規定する１つの項および高フィルタ利得を不利にする１つの項が判定基準に含まれるものである。
３．判定基準が下方に有界でなければ、設計式は必ずしも解答可能であるわけではなく、したがって、これは確認されなければならない。それが下方に有界でなければ、判定基準のパーソナルオーディオ部分に加重するスカラ乗算器は低減させられることができる。
４．フィルタが算出される。
５．微調整は必要ないが、ここでフィルタの音色を変えることが可能である。
【００７５】
例−多項式行列設計
一例として、一般の因果的フィルタの設計および実装において、多項式行列が既に効率的に活用されてきた。この例では、我々は、ブライトゾーン音場性質およびフィルタ電力スループットの両方に対して音響コントラストに加重する因果的フィルタを設計する。
【００７６】
Ｎ個のスピーカを持つ電気音響システムを考えると、その伝達関数は２Ｍ個の測定位置での点測定によって推定される。これらの位置のうちのＭ個が意図されるダークゾーンを規定する一方で、その他のＭ個が意図されるブライトゾーンを規定する。
【００７７】
ここで、遅延演算子ｑ−１の多項式ｑ−１ｙ（ｔ）＝ｙ（ｔ−１）が使用される。対応する時間前進演算子（time advancement operator）はｑ、ｑｙ（ｔ）＝ｙ（ｔ＋１）である。これらの多項式は、多項式行列および有理行列の要素を構成する。多項式および有理行列は、転置、共役（すなわちｑをｑ−１と置換およびその逆）またはその両方されることができる。転置は上付き文字「Ｔ」によって示され、ＡＴ（ｑ−１）、共役転置は下付き文字「＊」によって示される、Ａ＊（ｑ）。
【００７８】
図７は、特定の実施形態に係る制約されたフィルタシステムのブロック表現の例を示す概略図である。
【００７９】
ブライトゾーンは、有理遅延演算子行列ＨＢによってモデル化される。ダークゾーンは、有理行列ＨＤによって同様にモデル化される。これらのモデル化行列は、正しい行列分数記述を使用して、ＨＢ＝ＢＢＡ−１、ＨＤ＝ＢＤＡ−１と書き換えられることができる。分母行列がブライトおよびダークゾーンの両方に共通しており、これは、音響システムのモードが部屋全体に共通しているという事実によって物理的に導かれることに留意されたい。Ｑ｜１駆動雑音ベクトルｒ（ｔ）がここでｒ（ｔ）＝Ｆｖ（ｔ）として有色ゼロ平均雑音によってモデル化され、ここでＦは安定可逆有理行列であり、ｖ（ｔ）は白色ゼロ平均ガウス雑音である。
【００８０】
我々が設計することになるフィルタは、電気音響システムを通じて信号が供給される前に、それに適用される。
【００８１】
我々は、したがって、
【数１１】
0006893986.tif 000012
として測定位置でフィルタ音をモデル化することができる。
【００８２】
これらは、最適化が基づくモデルである。この特定の例では、上記のコントラスト項に加えて、所望のブライトゾーン挙動とフィルタ済みシステムモデルとの間の差を描く項およびフィルタ電力を描く項を備える判定基準が選ばれる。最小化されることになる判定基準は、したがって、
【数１２】
0006893986.tif 000013
である。
【００８３】
以上の式は、Ｆ＝Ｆ１Ｎ−１およびＤ＝Ｄ１Ｅ−１の正しい行列因子分解に依存し、ここでＦ１、ＮおよびＥは全て安定した因果的逆数を有するとみなされる。
【００８４】
有理行列Ｄは、全てのＭ個のブライトゾーン測定位置に対する所望の伝達関数を含み、ＶおよびＷは、異なる周波数において、空間における或る測定位置の誤差および或るスピーカのフィルタ電力の最小化それぞれに対して異なる強調を割り当てるために使用される重み行列である。上記の判定基準は、
【数１３】
0006893986.tif 000014
が全ての非ゼロフィルタＲに対してゼロより大きければ、下方に有界である。Ｐが、いかなるベクトルｘ≠０に対しても
【数１４】
0006893986.tif 000015
であるような行列である、
【数１５】
0006893986.tif 000016
を選ぶことで、我々は、十分に大きな値Ｑに対してこれが真であると保証することができる。
【００８５】
上記の判定基準Ｊを最小化するフィルタまたはコントローラＲは、
【数１６】
0006893986.tif 000017
の解と明らかにされ、式中、Ｅ２はＦ２と共に正しい既約因子分解
【数１７】
0006893986.tif 000018
の解と明らかにされ、Ｓは、厳密に非因果的多項式行列Ｌ＊と共にバイラテラル・ジオファンタス方程式
【数１８】
0006893986.tif 000019
の解と明らかにされる。
多項式行列βは、
【数１９】
0006893986.tif 000020
のスペクトル分解を通じて明らかにされる。
【００８６】
β＊βが、それぞれ、完全に因果および完全に反因果係数βおよびβ＊に因数分解されることができるとみなされる。
【００８７】
図８は、別の特定の実施形態に係る制約されたフィルタシステムのブロック表現の例を示す概略図である。
【００８８】
図９Ａおよび図９Ｂは、特定のシミュレーション例による、ブライトゾーンおよびダークゾーンについての利得対周波数をそれぞれ示す概略曲線図である。
【００８９】
例えば目標音場モデルＤを拡大して数個の音場に対応することによって、数個の入力信号Ｑ＞１が対応されることができる（各入力チャネルに対して１つ、ｒ（ｔ）はその場合Ｑ｜１ベクトルである）。これは、重みＶ、Ｗ、ΦＢおよびΦＤが最適化における入力チャネル毎に同じであると暗示的にみなしている。数個の入力チャネルを考慮に入れる別の方法は、まず数個の単一チャネルフィルタを算出し、これらのフィルタの各々を意図された入力チャネルに対して使用することによる。各スピーカに供給されることになる出力信号は、その場合単にそのスピーカに対する全てのフィルタの出力信号の和である。異なる入力チャネルに応対する異なるフィルタを算出するときに異なるフィルタ最適化態様のための異なる重みが使用されることができるという点で、後者の方法がより柔軟である。
【００９０】
本明細書に記載される方法およびシステムが各種の方途で実装され、組み合わされ、かつ再配置されることができることが認識されるであろう。
【００９１】
例えば、実施形態は、ハードウェアで、または適切な処理回路網による実行のためのソフトウェア、もしくはその組合せで実装されてもよい。
【００９２】
本明細書に記載されるステップ、機能、手順、モジュールおよび／またはブロックは、汎用電子回路網も特定用途向け回路網も含め、ディスクリート回路または集積回路技術などの、任意の従来の技術を使用してハードウェアで実装されてもよい。
【００９３】
代替的に、または補足として、本明細書に記載されるステップ、機能、手順、モジュールおよび／またはブロックの少なくとも一部が、１つまたは複数のプロセッサまたは処理ユニットなどの適切な処理回路網による実行のためのコンピュータプログラムなどのソフトウェアで実装されてもよい。
【００９４】
処理回路網の例は、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、１つまたは複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、ビデオアクセラレーションハードウェア、および／または１つもしくは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または１つもしくは複数のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの任意の適切なプログラマブルロジック回路網を含むが、これらに限定されない。
【００９５】
提案される技術が実装される任意の従来のデバイスまたはユニットの一般の処理能力を再使用することが可能であってもよいことも理解されるべきである。例えば既存のソフトウェアの再プログラミングによって、または新たなソフトウェア部品を追加することによって、既存のソフトウェアを再使用することも可能であってもよい。
【００９６】
一態様によれば、少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるように構成されるシステムが提供される。本システムは、ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得るように構成される。本システムは、ブライトゾーンにおける目標音場を得るようにも構成される。さらに、本システムは、音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるように構成され、ここで基準関数が少なくとも、
−  ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第１の項と、
−  ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第２の加重項とを含む。
任意選択で、基準関数は、フィルタ電力を表し、かつ高フィルタ利得を不利にする第３の項をさらに含む。
【００９７】
例として、本システムは、スピーカの各々に対して、ブライトゾーンおよびダークゾーンに分散される複数の制御点の各々でのモデル伝達関数を推定することによって、ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルを得るように構成されてもよい。
【００９８】
例えば、本システムは、上記音発生システムの試験信号に対する応答を測定することによって得られる複数であるＭ個の制御点の各々でのインパルス応答を推定することに基づいて、上記制御点の各々でのモデル伝達関数を推定するように構成されてもよい。
【００９９】
代替的に、または補足として、本システムは、複数であるＭ個の制御点の各々でのインパルス応答のシミュレーションに基づいて上記制御点の各々でのモデル伝達関数を推定するように構成されてもよく、ここで上記シミュレーションが１次反射および／または高次反射を含む。
【０１００】
システムが外部源からブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルを受け取ることも可能である。
【０１０１】
一例として、基準関数は、上記Ｍ個の制御点にわたる補償モデルインパルス応答と目標インパルス応答との間の偏差のパワーの加重和を含んでもよい。
【０１０２】
特定の例では、基準関数は、第２の加重項として、フィルタ音発生システムによって発生される、ダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差の期待値を含む：
【数２０】
0006893986.tif 000021
式中、λおよびαは設定可能な値であり、かつσＤ＝ΦＤＨＤＲｒ（ｔ）であり、ここでΦＤはダークゾーンに対する（場合により周波数依存）行列重みであり、これは判定基準のコントラスト項の異なる態様をその他の項に対して強調するために使用されることができ、係数ＨＤはダークゾーンにおけるシステムのモデルを表し、Ｒは最適化されるべきフィルタであり、ｒ（ｔ）は入力信号の現在のサンプルであり、かつσＢ＝ΦＢＨＢＲｒ（ｔ）であり、ここでＨＢはブライトゾーンにおけるシステムモデルを保ち、かつＴは転置演算子を表し、ΦＢはブライトゾーンに対する（場合により周波数依存）行列重みである。
【０１０３】
例えば、基準関数は、
【数２１】
0006893986.tif 000022
として規定されてもよく、Ｄはブライトゾーン制御点に対する所望の伝達関数を含む行列であり、かつＶは重み行列である。
【０１０４】
別の例では、基準関数は、
【数２２】
0006893986.tif 000023
として規定されてもよく、Ｄはブライトゾーン制御点に対する所望の伝達関数を含む行列であり、かつＶおよびＷは重み行列である。
【０１０５】
さらに別の例では、基準関数は、
【数２３】
0006893986.tif 000024
として規定されてもよく、ここでｋ≧２個のコントラスト項が使用される。
【数２４】
0006893986.tif 000025
【０１０６】
図１０は、一実施形態に係るプロセッサ−メモリ実装に基づくシステム１００の例を示す概略ブロック図である。この特定の例では、システム１００は、少なくとも１つのプロセッサ１１０およびメモリ１２０を備え、メモリ１２０がプロセッサ１１０によって実行可能な命令を含み、それによってプロセッサが音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるように動作する。
【０１０７】
システム１００は、入出力ユニット１３０も含んで、入力パラメータおよび／または結果的な出力パラメータなどの関連データの入力および／または出力を可能にしてもよい。
【０１０８】
ハードウェアおよびソフトウェアの組合せに基づいて解決策を提供することも可能である。実ハードウェア−ソフトウェア分割は、処理速度、実装のコストおよび他の要件を含む幾つかの要因に基づいてシステム設計者によって決定されることができる。
【０１０９】
図１１は、一実施形態に係るコンピュータ実装２００の例を示す概略図である。この特定の例では、本明細書に記載されるステップ、機能、手順、モジュールおよび／またはブロックの少なくとも一部がコンピュータプログラム２２５；２３５で実装され、これが１つまたは複数のプロセッサ２１０を含む処理回路網による実行のためにメモリ２２０へロードされる。プロセッサ２１０およびメモリ２２０は、互いに相互接続されて通常のソフトウェア実行を可能にする。入出力デバイス２４０もプロセッサ２１０および／またはメモリ２２０に相互接続されて、入力パラメータおよび／または結果的な出力パラメータなどの関連データの入力および／または出力を可能にしてもよい。
【０１１０】
用語「プロセッサ」は、プログラムコードまたはコンピュータプログラム命令を実行して特定の処理、決定または計算タスクを行うことが可能な任意のシステムまたはデバイスとして一般的な意味で解釈されるべきである。
【０１１１】
１つまたは複数のプロセッサ２１０を含む処理回路網は、したがって、コンピュータプログラム２２５を実行すると、本明細書に記載されるものなどの明確に規定された処理タスクを行うように構成される。
【０１１２】
処理回路網は、上記のステップ、機能、手順および／またはブロックを実行することだけに専用である必要はなく、他のタスクを実行してもよい。
【０１１３】
特定の実施形態において、コンピュータプログラム２２５；２３５は命令を含んでおり、それが少なくとも１つのプロセッサ２１０によって実行されると、プロセッサ２１０に、
−  ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得、
−  ブライトゾーンにおける目標音場を得、
−  音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されて、ブライトゾーンにおける所望の目標音場の再現を可能にする一方で、ダークゾーンにおいてできるだけ小さな音を再生するように、音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めさせる。
【０１１４】
好ましくは、基準関数は少なくとも、
−  ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第１の項と、
−  ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第２の加重項とを含む。
【０１１５】
例として、ソフトウェアまたはコンピュータプログラム２２５；２３５はコンピュータプログラム製品として実現されてもよく、これは通常、コンピュータ可読媒体２２０；２３０、特に不揮発性媒体に保持または記憶される。コンピュータ可読媒体は、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、コンパクト・ディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルー・レイ・ディスク、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）メモリ、ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）記憶デバイス、フラッシュ・メモリ、磁気テープまたは任意の他の従来のメモリ・デバイスを含むが、これらに限定されない１つまたは複数の取り外し可能なまたは非取り外し可能なメモリ・デバイスを含んでもよい。コンピュータプログラムは、したがって、その処理回路網による実行のためにコンピュータまたは等価な処理デバイスの動作メモリへロードされてもよい。
【０１１６】
言い換えれば、提案される技術によるフィルタ設計アルゴリズムを実装するフィルタ設計プログラムは、場合により他の関連プログラムモジュールと共に、周辺メモリ２３０に記憶され、プロセッサ２１０による実行のためにシステムメモリ２２０へロードされてもよい。関連入力データを考慮して、フィルタ設計プログラムは、音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを算出してもよい。
【０１１７】
求められたフィルタパラメータは、次いで通常は、システムメモリ２２０からＩ／Ｏインタフェース２４０を介して、音声前置補償コントローラとも称される音声前置補償フィルタ１０（図１を参照されたい）に転送される。
【０１１８】
例として、音声前置補償フィルタ１０は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）もしくは同様の処理ユニット、または等価なプロセッサ、およびフィルタパラメータおよび遅延信号サンプルを保持するための１つまたは複数のメモリ・モジュールに基づいてもよい。メモリ・モジュールは通常はフィルタリング・プログラムも含み、それがプロセッサによって実行されると、フィルタパラメータに基づいて実際のフィルタリングを行う。
【０１１９】
算出されたフィルタパラメータをＩ／Ｏシステム２４０を介して音声前置補償フィルタ１０に直接転送する代わりに、フィルタパラメータは、フィルタ設計システム１００／２００から遠隔で設置されてもされなくてもよい音声前置補償フィルタへの後の分配のために周辺メモリ・カードまたはメモリ・ディスクに記憶されてもよい。算出されたフィルタパラメータは、例えばインターネットを介して、かつ同時に好ましくは暗号化形式で、遠隔地からダウンロードされてもよい。
【０１２０】
検討中の音システムによって発生される音の測定を可能にするために、任意の従来のマイクロホン・ユニットまたは同様の録音機器が、典型的にアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器（図示せず）を介してコンピュータ・システム１００／２００に接続されてもよい。
【０１２１】
音声前置補償フィルタ１０は、上述したように、後続の増幅器へのアナログまたはデジタル・インタフェースを有するデジタル信号プロセッサまたはコンピュータにおける独立機器として実現されてもよい。代替的に、それは、デジタル前置増幅器、Ｄ／Ａ変換器、コンピュータ・サウンド・カード、コンパクト・ステレオ・システム、ホーム・シネマ・システム、コンピュータ・ゲーム・コンソール、ＴＶ、ＭＰ３プレーヤ・ドッキング・ステーション、スマートフォン、タブレット、ラップトップ・コンピュータ、または音を発するように意図された任意の他のデバイスもしくはシステムの構造に組み込まれてもよい。ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどのカスタム化計算ハードウェア構造により、よりハードウェア指向で前置補償フィルタを実現することも可能である。
【０１２２】
前置補償が実際の再生場所への音声信号の分配と別々に行われてもよいことも理解されるべきである。音声前置補償フィルタ１０によって発生される前置補償信号は、必ずしも音発生システム２０に直ちに分配されかつ直接接続している必要があるわけではなく、音発生システム２０への後の分配のために別の媒体に記録されてもよい。前置補償信号はその上、例えば、特定のオーディオ機器および聴取環境に調整されているＣＤまたはＤＶＤディスク上の記録音楽を表し得る。それは、インターネットを通じた遠隔地へのファイルの後のダウンロードまたはストリーミングを許容するためのインターネット・サーバに記憶される前置補償音声ファイルであることもできる。
【０１２３】
したがって、本明細書に記載される方法を使用することによって求められる音声前置補償フィルタの他に、音発生システムおよびそのような音声前置補償フィルタを備えるオーディオシステム、ならびにそのような音声前置補償フィルタによって生成されるデジタル音声信号も提供される。
【０１２４】
本明細書に提示されるフロー図は、１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、１つまたは複数のコンピュータ・フロー図とみなされてもよい。対応する装置が一群の機能モジュールとして規定されてもよく、ここでプロセッサによって行われる各ステップが機能モジュールに対応する。この場合、機能モジュールは、プロセッサ上で動いているコンピュータプログラムとして実装される。
【０１２５】
メモリに存在するコンピュータプログラムは、したがって、プロセッサによって実行されると、本明細書に記載されるステップおよび／またはタスクの少なくとも一部を行うように構成される適切な機能モジュールとして編成されてもよい。
【０１２６】
図１２は、少なくとも２つのスピーカを有する関連する音発生システムの補償のための音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための装置３００の例を示す概略図である。
【０１２７】
装置３００は、ブライトゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場およびダークゾーンと称される少なくとも１つの空間の領域における音場を描く音場モデルを得るための第１のモジュール３１０を備える。
【０１２８】
装置３００は、ブライトゾーンにおける目標音場を得るための第２のモジュール３２０も備える。
【０１２９】
装置３００は、音声前置補償フィルタの動態の因果性および安定性の制約の下で基準関数が最適化されるように音声前置補償フィルタのフィルタパラメータを求めるための第３のモジュール３３０をさらに備え、ここで基準関数が少なくとも、
−  ブライトゾーンにおける補償音場とブライトゾーンにおける目標音場との間の偏差を表す第１の項と、
−  ブライトゾーンおよびダークゾーンの音場モデルに基づいてダークゾーンにおけるパワーとブライトゾーンにおけるパワーとの間の差を表す第２の加重項とを含む。
【０１３０】
代替的に、関連モジュール間の適切な相互接続により、主にハードウェアモジュールによって、または代替的にハードウェアによって、図１２におけるモジュールを実現することが可能である。特定の例は、１つまたは複数の最適に構成されたデジタル信号プロセッサおよび他の公知の電子回路、例えば、前述したように、相互接続されて専用の機能を行う個別の論理ゲートおよび／または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む。使用可能なハードウェアの他の例は、入出力（Ｉ／Ｏ）回路網ならびに／または信号を受信および／もしくは送信するための回路網を含む。ソフトウェア対ハードウェアの程度は純粋に実装選択である。
【０１３１】
上記した実施形態は単に例として与えられ、提案される技術がそれに限定されないことが理解されるべきである。添付の請求項によって定められる本範囲から逸脱することなく実施形態に様々な修正、組合せおよび変更がなされてもよいことが当業者によって理解されるであろう。特に、異なる実施形態における異なる部分解決策が、技術的に可能な場合、他の構成に組み合わされることができる。
【図１】
0006893986.tif 000035
【図２】
0006893986.tif 000036
【図３】
0006893986.tif 000037
【図４】
0006893986.tif 000038
【図５】
0006893986.tif 000039
【図６】
0006893986.tif 000040
【図７】
0006893986.tif 000041
【図８】
0006893986.tif 000042
【図９Ａ】
0006893986.tif 000043
【図９Ｂ】
0006893986.tif 000044
【図１０】
0006893986.tif 000045
【図１１】
0006893986.tif 000046
【図１２】
0006893986.tif 000047