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(In Japanese)空間音響生成装置、空間音響生成システム、空間音響生成方法、および、空間音響生成プログラム NEW_EN

Patent code P190016336
File No. (AF23P002)
Posted date Aug 27, 2019
Application number P2018-545055
Date of filing Oct 12, 2017
International application number JP2017037043
International publication number WO2018070487
Date of international filing Oct 12, 2017
Date of international publication Apr 19, 2018
Priority data
  • P2016-203129 (Oct 14, 2016) JP
Inventor
  • (In Japanese)伊勢 史郎
  • (In Japanese)北川 雄一
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title (In Japanese)空間音響生成装置、空間音響生成システム、空間音響生成方法、および、空間音響生成プログラム NEW_EN
Abstract (In Japanese)複数のスピーカ(116)に接続された、記憶部(106)と制御部(102)とを備えた空間音響生成装置(100)が提供される。空間音響生成装置において、制御部は、移動する発音体を示す情報に基づき、発音体の移動に応じて時間毎の伝達特性を変化させながら逆システムを適用して、発音体が発する音を示す音源信号から、各スピーカへの複数の入力信号を算出する。逆システムは、境界音場制御において入力信号に基づきスピーカに三次元的な音響波面を形成させるように、複数のスピーカが配置された空間中の伝達特性に応じて入力信号を出力する。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来、音響の再生方法としては、サラウンド再生方式が知られている。サラウンド再生方式は、2.0chのステレオ音響再生よりも多くのチャンネルを有しており、ステレオ音響よりも臨場感の高い音響を再生することを目的としている。しかしながら、従来のサラウンド再生方式は、音像定位精度が低いため、クリエータ等が求めるような高い品質の音響再生を実現することは難しかった。

そこで、より高い臨場感のある音場を生成するため、境界音場制御(Boundary Surface Control:BoSC)の原理に基づいた音場再現方法が提案されている(特許文献1参照)。境界音場制御(BoSC)は、境界から離れた点に音源を設置し、逆システムを用いて生成された信号を音源から出力させる方法を原理としている。それにより、領域を囲む境界上の音圧と音圧勾配を制御することにより、三次元音場内の任意の領域の音圧を制御することができ、没入感のある音響システムを構築することができる。これにより、聴覚刺激としての臨場感や没入感を得ることができるものの、BoSC音響システムそれ自体は、利用者の身体と相互作用するインタラクティブな対話型音響システムではなかった。

ここで、非特許文献1に記載のバーチャル卓球システムでは、フラーレン構造のマイクロホンアレイで予めサウンドボールの転がり音等を収録して、再生音場のスピーカから制御点までの伝達関数を打ち消す逆フィルタで畳み込んだ状態でデータベースに記憶させておき、マイクロソフト社製Kinectを介して打球動作の身体動作を検出したタイミングで、打球音や転がり音を三次元音場にて再現することが記載されている。

また、非特許文献2では、マイクロソフト社製Kinectを介して身体動きを検知し、動きのパターンから身体動作に合った音を推定しパラメータを変化させていくシステムについて記載されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、空間音響生成装置、空間音響生成システム、空間音響生成方法、および、空間音響生成プログラムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
複数のスピーカに接続された、記憶部と制御部とを備えた空間音響生成装置であって、
前記制御部は、
移動する発音体を示す情報に基づき、前記発音体の移動に応じて時間毎の伝達特性を変化させながら逆システムを適用して、前記発音体が発する音を示す音源信号から、前記各スピーカへの複数の入力信号を算出し、
前記逆システムは、境界音場制御において前記入力信号に基づき前記スピーカに三次元的な音響波面を形成させるように、前記複数のスピーカが配置された空間中の伝達特性に応じて前記入力信号を出力すること、
を特徴とする空間音響生成装置。

【請求項2】
 
請求項1に記載の空間音響生成装置において、
前記記憶部は、
仮想的な三次元空間における前記発音体の位置座標から音圧の観測対象とする領域の境界までの時変の伝達特性を示す伝達関数と前記逆システムとによって規定される再生用信号出力関数を記憶し、
前記移動する発音体を示す情報は、前記仮想的な三次元空間における前記発音体の音源信号と前記位置座標の時間関数とを含み、
前記制御部は、
前記発音体の音源信号および前記位置座標の時間関数を、前記再生用信号出力関数に入力して前記入力信号を導出すること、
を特徴とする空間音響生成装置。

【請求項3】
 
請求項1に記載の空間音響生成装置において、
前記移動する発音体を示す情報は、仮想的な三次元空間における前記発音体の位置座標の時間関数と前記発音体の音源信号とを含み、
前記制御部は、
前記位置座標の時間関数に基づいて、前記発音体の位置座標から音圧の観測対象とする領域の境界までの時変の伝達特性を示す伝達関数を算出し、
前記伝達関数と前記逆システムとに基づいて、前記音源信号から前記入力信号を算出すること、
を特徴とする空間音響生成装置。

【請求項4】
 
請求項2または3に記載の空間音響生成装置において、
前記制御部は、
前記位置座標の時間関数を、前記仮想的な三次元空間における利用者と発音体との相対的な位置関係に基づいて算出することを特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項5】
 
請求項4に記載の空間音響生成装置において、
前記空間音響生成装置は更に表示部を有し、
前記制御部は前記表示部に前記仮想的な三次元空間上の前記発音体を表示するよう制御すること、
を特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項6】
 
請求項5に記載の空間音響生成装置において、
前記空間音響生成装置は更にボディソニックトランスデューサを有し、
前記制御部はコンテンツ情報に応じて利用者を加振するよう前記トランスデューサを制御すること、
を特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項7】
 
請求項2乃至6のいずれか一つに記載の空間音響生成装置において、
前記制御部は、
前記仮想的な三次元空間における利用者および/または発音体の速度に応じてドップラーシフトを再現する再生音響波面信号を演算することを特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項8】
 
請求項2乃至7のいずれか一つに記載の空間音響生成装置において、
更に、前記発音体の移動に関する情報を検出する検出部に接続されており、
前記制御部は、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記発音体の音源信号および前記位置座標の時間関数のうちの少なくとも一方を算出すること、
を特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項9】
 
請求項8に記載の空間音響生成装置において、
前記検出部は、利用者の少なくとも一つの身体部位の動作を検出し、
前記制御部は、
前記検出部により検出される前記身体部位の動作に応じて、前記発音体の音源信号および前記位置座標の時間関数を算出すること、
を特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項10】
 
請求項9に記載の空間音響生成装置において、
前記制御部は、
前記検出部により検出される前記身体部位の動作に応じてコンテンツ情報の表示制御を行う表示制御手段を備え、
前記身体部位の動作に応じた前記コンテンツ情報の変化に従って、対応する前記発音体の音源信号および前記位置座標の時間関数を算出すること、
を特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項11】
 
請求項10に記載の空間音響生成装置において、
前記検出部は、利用者の手指の動作を検出し、
前記表示制御手段は、
前記検出部により検出される前記手指の動作で指示された前記コンテンツ情報の移動を伴う表示制御を行うこと、
を特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項12】
 
請求項10または11に記載の空間音響生成装置において、
前記表示制御手段は、
頭部装着ディスプレイを制御して、前記仮想的な三次元空間において前記コンテンツ情報の三次元表示制御を行うこと、
を特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項13】
 
請求項1乃至12のいずれか一つに記載の空間音響生成装置において、
前記制御部は、
前記形成された音響波面を示す信号において再生方式を変換する再生方式変換手段を備えたことを特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項14】
 
請求項1乃至13のいずれか一つに記載の空間音響生成装置において、
前記制御部は、
前記発音体の移動に応じて前記音源信号において端数処理を行って、端数処理の結果の音源信号から前記入力信号を算出すること
を特徴とする、空間音響生成装置。

【請求項15】
 
複数のスピーカと、記憶部と、制御部とを備えた空間音響生成システムであって、
前記制御部は、
移動する発音体を示す情報に基づき、前記発音体の移動に応じて時間毎の伝達特性を変化させながら逆システムを適用して、前記発音体が発する音を示す音源信号から、前記各スピーカへの複数の入力信号を算出し、
前記逆システムは、境界音場制御において前記入力信号に基づき前記スピーカに三次元的な音響波面を形成させるように、前記複数のスピーカが配置された空間中の伝達特性に応じて前記入力信号を出力すること、
を特徴とする空間音響生成システム。

【請求項16】
 
複数のスピーカに接続された、記憶部と制御部とを備えたコンピュータにおいて実行される空間音響生成方法であって、
前記制御部が、
移動する発音体を示す情報に基づき、前記発音体の移動に応じて時間毎の伝達特性を変化させながら逆システムを適用して、前記発音体が発する音を示す音源信号から、前記各スピーカへの複数の入力信号を算出するステップであって、
前記逆システムは、境界音場制御において前記入力信号に基づき前記スピーカに三次元的な音響波面を形成させるように、前記複数のスピーカが配置された空間中の伝達特性に応じて前記入力信号を出力する、ステップと、
前記入力信号に基づき各スピーカを制御するステップと、
を実行することを特徴とする空間音響生成方法。

【請求項17】
 
複数のスピーカに接続された、記憶部と制御部とを備えたコンピュータに実行させるための空間音響生成プログラムであって、
前記制御部に、
移動する発音体を示す情報に基づき、前記発音体の移動に応じて時間毎の伝達特性を変化させながら逆システムを適用して、前記発音体が発する音を示す音源信号から、前記各スピーカへの複数の入力信号を算出するステップであって、
前記逆システムは、境界音場制御において前記入力信号に基づき前記スピーカに三次元的な音響波面を形成させるように、前記複数のスピーカが配置された空間中の伝達特性に応じて前記入力信号を出力する、ステップと、
前記入力信号に基づき各スピーカを制御するステップと、
を実行させるための空間音響生成プログラム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
  • 5D162AA05
  • 5D162AA15
  • 5D162CA26
  • 5D162CC08
  • 5D162CC19
  • 5D162CC32
  • 5D162CD09
  • 5D162DA04
  • 5D162DA22
  • 5D162DA33
  • 5D162EG02
Drawing

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JP2018545055thum.jpg
State of application right Published
Reference ( R and D project ) CREST Creation of Human-Harmonized Information Technology for Convivial Society AREA
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