聲場再現(xiàn)設(shè)備和方法以及程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本技術(shù)涉及一種聲場再現(xiàn)設(shè)備和方法以及程序，具體地，涉及一種使得能夠更準(zhǔn) 確地再現(xiàn)聲場的聲場再現(xiàn)設(shè)備和方法以及程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，提出了通過使用真實(shí)空間中的球狀或環(huán)狀麥克風(fēng)陣列收集的信號 在再現(xiàn)空間中再現(xiàn)與真實(shí)空間類似的聲場的技術(shù)。
[0003] 例如，作為這樣的技術(shù)，提出了利用緊湊球狀麥克風(fēng)陣列實(shí)現(xiàn)聲音收集以及利用 揚(yáng)聲器陣列實(shí)現(xiàn)再生(例如，參見非專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 此外，例如，還提出了利用具有任意陣列形狀的揚(yáng)聲器陣列實(shí)現(xiàn)再生，以及使得能 夠預(yù)先收集從揚(yáng)聲器直到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)以及通過生成逆濾波器吸收各個(gè)揚(yáng)聲器的特 性的差別(例如，參見非專利文獻(xiàn)2)。
[0005] 引用列表
[0006] 非專利文獻(xiàn)
[0007] 非專利文獻(xiàn) 1 :Zhiyun Li等在2004年悉尼舉行的Proceedings of ICAD 04-Tenth Meeting of the International Conference on Auditory Display上的 "Capture and Recreation of Higher Order 3D Sound Fields via Reciprocity"
[0008] 非專利文獻(xiàn)2: Shiro Ise在Journal of the Acoustical Society of Japan的 2011 年第67卷第11 期上的 "Boundary Sound Field Control"

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 技術(shù)問題
[0010] 然而，在非專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)中，雖然可以由緊湊球狀麥克風(fēng)陣列來實(shí)現(xiàn)聲 音收集并且由揚(yáng)聲器陣列來實(shí)現(xiàn)再生，但是為了嚴(yán)格的聲場再現(xiàn)，揚(yáng)聲器陣列的形狀是球 狀或環(huán)狀的，并且需要限制比如揚(yáng)聲器需要具有相等密度的布置等。
[0011] 例如，如圖1的左側(cè)所示，構(gòu)成揚(yáng)聲器陣列SPA11的各個(gè)揚(yáng)聲器是環(huán)形布置的，并且 在該圖內(nèi)，在變?yōu)橄鄬τ谔摼€表示的參考點(diǎn)而言各個(gè)揚(yáng)聲器具有相等密度(為了簡單，圖中 為相等角度）的布置的情況下，嚴(yán)格的聲場再現(xiàn)是可能的。在該示例中，對于相互相鄰的任 意兩個(gè)揚(yáng)聲器，由連接一個(gè)揚(yáng)聲器與參考點(diǎn)的直線和連接另一揚(yáng)聲器與參考點(diǎn)的直線形成 的角度變?yōu)楹愣ń嵌取?br>[0012] 與此相對，在圖內(nèi)諸如右側(cè)所示由以矩形形狀由以相等間隔排列的揚(yáng)聲器構(gòu)成的 揚(yáng)聲器陣列SPA12的情況下，在圖內(nèi)揚(yáng)聲器距虛線表示的參考點(diǎn)不具有相等密度，因此不能 嚴(yán)格執(zhí)行聲場再現(xiàn)。在該示例中，由連接相互相鄰的兩個(gè)揚(yáng)聲器之一與參考點(diǎn)的直線和連 接另一揚(yáng)聲器與參考點(diǎn)的直線形成的角度針對每組的兩個(gè)相鄰揚(yáng)聲器的變?yōu)椴煌慕嵌取?br>[0013] 此外，由于假定采用諸如發(fā)出單極聲源的理想揚(yáng)聲器陣列生成驅(qū)動信號，因此由 于實(shí)際揚(yáng)聲器的特性的影響，不能準(zhǔn)確地再現(xiàn)真實(shí)空間的聲場。
[0014] 另外，在非專利文獻(xiàn)2公開的技術(shù)中，如果可以利用任意陣列形狀執(zhí)行再生并且預(yù) 先收集從揚(yáng)聲器直到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)并生成逆濾波器，則可以吸收各個(gè)揚(yáng)聲器的特性的 差別。另一方面，在預(yù)先收集的從每個(gè)揚(yáng)聲器到每個(gè)麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)組保持類似特性的 情況下，將難以獲得穩(wěn)定的逆濾波器，以用于根據(jù)傳遞函數(shù)生成驅(qū)動信號。
[0015] 在構(gòu)成球狀麥克風(fēng)陣列MKA11的麥克風(fēng)彼此靠近的情況下，諸如使用具體圖2的右 側(cè)所示的球狀麥克風(fēng)陣列MKA11的示例，從由以矩形形狀以相等間隔排列的揚(yáng)聲器構(gòu)成的 揚(yáng)聲器陣列SPA21的特定揚(yáng)聲器到所有麥克風(fēng)的距離將變?yōu)榇笾孪嗟鹊木嚯x。因此，將難以 獲得逆濾波器的穩(wěn)定解。
[0016] 注意，在圖2內(nèi)的左側(cè)，示出了如下示例：從揚(yáng)聲器陣列SPA21的揚(yáng)聲器到構(gòu)成球狀 麥克風(fēng)陣列MKA21的各個(gè)麥克風(fēng)的距離不是相等距離，并且傳遞函數(shù)的變化變大。在該示例 中，由于從揚(yáng)聲器陣列SPA21的揚(yáng)聲器到各個(gè)麥克風(fēng)的距離不同，因此可以獲得逆濾波器的 穩(wěn)定解。然而，使得球狀麥克風(fēng)陣列MKA21的半徑大到能夠獲得逆濾波器的穩(wěn)定解的程度是 不現(xiàn)實(shí)的。
[0017]考慮到這樣的情形來執(zhí)行本技術(shù)，并且本技術(shù)可以更準(zhǔn)確地再現(xiàn)聲場。
[0018]問題的解決方案
[0019] 根據(jù)本技術(shù)的一方面，一種聲場再現(xiàn)設(shè)備包括:第一驅(qū)動信號生成單元，被配置成 將通過使得球狀或環(huán)狀麥克風(fēng)陣列收集聲音所獲得的聲音收集信號轉(zhuǎn)換成虛擬揚(yáng)聲器陣 列的驅(qū)動信號，該虛擬揚(yáng)聲器陣列具有比麥克風(fēng)陣列的第一半徑大的第二半徑；以及第二 驅(qū)動信號生成單元，被配置成將虛擬揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成布置在虛擬揚(yáng)聲器陣列 包圍的空間內(nèi)部或外部的真實(shí)揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號。
[0020] 第一驅(qū)動信號生成單元可通過對從聲音收集信號獲得的空間頻譜應(yīng)用使用空間 濾波器的濾波器處理而將聲音收集信號轉(zhuǎn)換成虛擬揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號。
[0021] 聲場再現(xiàn)設(shè)備還可包括:空間頻率分析單元，被配置成將從聲音收集信號獲得的 時(shí)間頻譜轉(zhuǎn)換成空間頻譜。
[0022] 第二驅(qū)動信號生成單元可通過使用基于從真實(shí)揚(yáng)聲器陣列到虛擬揚(yáng)聲器陣列的 傳遞函數(shù)的逆濾波器，對虛擬揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號應(yīng)用濾波器處理，將虛擬揚(yáng)聲器陣列 的驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成真實(shí)揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號。
[0023] 虛擬揚(yáng)聲器陣列可以是球狀或環(huán)狀揚(yáng)聲器陣列。
[0024] 根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面的聲場再現(xiàn)方法或程序包括:第一驅(qū)動信號生成步驟，將 通過使得球狀或環(huán)狀麥克風(fēng)陣列收集聲音所獲得的聲音收集信號轉(zhuǎn)換成虛擬揚(yáng)聲器陣列 的驅(qū)動信號，該虛擬揚(yáng)聲器陣列具有比麥克風(fēng)陣列的第一半徑大的第二半徑；以及第二驅(qū) 動信號生成步驟，將虛擬揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成布置在虛擬揚(yáng)聲器陣列包圍的空間 內(nèi)部或外部的真實(shí)揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號。
[0025] 根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，將通過使得球狀或環(huán)狀麥克風(fēng)陣列收集聲音所獲得的聲 音收集信號轉(zhuǎn)換成虛擬揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號，該虛擬揚(yáng)聲器陣列具有比麥克風(fēng)陣列的第 一半徑大的第二半徑，以及將虛擬揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成布置在虛擬揚(yáng)聲器陣列包 圍的空間內(nèi)部或外部的真實(shí)揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號。
[0026] 本發(fā)明的有利效果
[0027] 根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，可以更準(zhǔn)確地再現(xiàn)聲場。
[0028] 注意，不一定限于這里描述的效果，并且這里描述的效果可以是本說明書內(nèi)描述 的任意效果。
【附圖說明】
[0029] 圖1是描述現(xiàn)有技術(shù)的聲場再現(xiàn)的圖。
[0030] 圖2是描述現(xiàn)有技術(shù)的聲場再現(xiàn)的圖。
[0031]圖3是描述本技術(shù)的聲場再現(xiàn)的圖。
[0032]圖4是描述本技術(shù)的聲場再現(xiàn)的另一不例的圖。
[0033]圖5是示出聲場再現(xiàn)設(shè)備的配置示例的圖。
[0034]圖6是描述真實(shí)揚(yáng)聲器陣列驅(qū)動信號生成處理的流程圖。
[0035]圖7是示出聲場再現(xiàn)系統(tǒng)的配置示例的圖。
[0036]圖8是描述聲場再現(xiàn)處理的流程圖。
[0037] 圖9是示出計(jì)算機(jī)的配置示例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 在下文中，將通過參照附圖來描述應(yīng)用本技術(shù)的實(shí)施例。
[0039] 〈第一實(shí)施例〉
[0040] 〈本技術(shù)〉
[0041 ]在本技術(shù)中，通過使用真實(shí)空間中的球狀或環(huán)狀麥克風(fēng)陣列收集的信號，生成真 實(shí)揚(yáng)聲器陣列的驅(qū)動信號，以使得在再現(xiàn)空間中再現(xiàn)與真實(shí)空間相同的聲場。在該情況下， 假設(shè)麥克風(fēng)陣列足夠小和緊湊。
[0042]此外，球狀或環(huán)狀虛擬揚(yáng)聲器陣列布置在真實(shí)揚(yáng)聲器陣列內(nèi)部或外部。另外，通過 第一信號處理，根據(jù)麥克風(fēng)陣列聲音收集信號生成虛擬揚(yáng)聲器陣列驅(qū)動信號。此外，通過第 二信號處理，根據(jù)虛擬揚(yáng)聲器陣列驅(qū)動信號生成真實(shí)揚(yáng)聲器陣列驅(qū)動信號。
[0043]例如，在圖3所示的示例中，由球狀麥克風(fēng)陣列11收集真實(shí)空間的球狀波，并且通 過將從布置在以矩形形狀布置的真實(shí)揚(yáng)聲器陣列12中的虛擬揚(yáng)聲器陣列13的驅(qū)動信號獲 得的驅(qū)動信號提供到在再現(xiàn)空間中的真實(shí)揚(yáng)聲器陣列12來再現(xiàn)真實(shí)空間的聲場。
[0044] 在圖3中，球狀麥克風(fēng)陣列11由多個(gè)麥克風(fēng)(麥克風(fēng)傳感器)構(gòu)成，并且各個(gè)麥克風(fēng) 布置在以預(yù)定參考點(diǎn)為中心的球體的表面上。在下文中，布置構(gòu)成球狀麥克風(fēng)陣列11的揚(yáng) 聲器的球體的中心將被稱為球狀麥克風(fēng)陣列11的中心，并且該球體的半徑將被稱為球狀麥 克風(fēng)陣列11的半徑或者傳感器半徑。
[0045] 此外，真實(shí)揚(yáng)聲器陣列12由多個(gè)揚(yáng)聲器構(gòu)成，并且這些揚(yáng)聲器通過以矩形形狀排 列來布置。在該示例中，構(gòu)成真實(shí)揚(yáng)聲器陣列12的揚(yáng)聲器排列在水平表面上以便包圍預(yù)定 參考點(diǎn)處的用戶。
[0046] 注意，構(gòu)成真實(shí)揚(yáng)聲器陣列12的揚(yáng)聲器的布置不限于圖3所示的示例，并且每個(gè)揚(yáng) 聲器可被布置為包圍預(yù)定參考點(diǎn)。因此，例如，構(gòu)成真實(shí)揚(yáng)聲器陣列的每個(gè)揚(yáng)聲器可被安裝 在房間的天花板或墻壁上。
[0047] 另外，在該示例中，通過排列多個(gè)虛擬揚(yáng)聲器而獲得的虛擬揚(yáng)聲器陣列13布置在 真實(shí)揚(yáng)聲器陣列12內(nèi)。即，真實(shí)揚(yáng)聲器陣列12布置在由構(gòu)成虛擬揚(yáng)聲器陣列13的揚(yáng)聲器包 圍的空間外部。在該示例中，構(gòu)成虛擬揚(yáng)聲器陣列13的每個(gè)揚(yáng)聲器以預(yù)定參考點(diǎn)為中心以 圓形（環(huán)形)排列，并且與圖1所示的揚(yáng)聲器陣列SPA11類似，這些揚(yáng)聲器被布置成相對于參 考點(diǎn)以相等密度排列。
[0048] 在下文中，構(gòu)成虛擬揚(yáng)聲器陣列13的揚(yáng)聲器所布置的圓形的中心將被稱為虛擬揚(yáng) 聲器陣列13的中心，并且該圓形的半徑將被稱為虛擬揚(yáng)聲器陣列13的半徑。
[0049] 這里，在再現(xiàn)空間中，虛擬揚(yáng)聲器陣列13的中心位置、即參考點(diǎn)可能需要被設(shè)置為 與假設(shè)在再現(xiàn)空間中的球狀麥克風(fēng)陣列11的中心位置(參考點(diǎn)）相