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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-15
(54)【発明の名称】音量依存型オーディオ補償
(51)【国際特許分類】
H04R 3/00 20060101AFI20221208BHJP
H04S 1/00 20060101ALI20221208BHJP
【ＦＩ】
H04R3/00 310
H04S1/00
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022506113
(86)(22)【出願日】2020-11-12
(85)【翻訳文提出日】2022-03-29
(86)【国際出願番号】 SE2020051086
(87)【国際公開番号】W WO2021096413
(87)【国際公開日】2021-05-20
(31)【優先権主張番号】1951317-5
(32)【優先日】2019-11-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】521501130
【氏名又は名称】ヘアレザンズ アーベー
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100165157
【弁理士】
【氏名又は名称】芝 哲央
(74)【代理人】
【識別番号】100205659
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 拓也
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(74)【代理人】
【識別番号】100185269
【弁理士】
【氏名又は名称】小菅 一弘
(72)【発明者】
【氏名】フィリップソン ジョン
(72)【発明者】
【氏名】マーティンソン ロジャー
【テーマコード（参考）】
5D162
5D220
【Ｆターム（参考）】
5D162CA05
5D162CA11
5D162DA22
5D162EA01
5D220AB01
5D220AB08
(57)【要約】
本発明は、少なくとも１つのオーディオスピーカを含むオーディオスピーカアレンジメントにおいてオーディオストリームをリアルタイム処理するための方法１００である。方法は、オーディオストリームおよびオーディオストリームに関連する再生音量を受信する１１０ことと、再生音量および事前に保存された音響伝達データに基づいて、オーディオスピーカの再生音圧レベルを決定する１２０ことと、を含む。事前に保存された音響伝達データは、再生音量をオーディオスピーカの再生音圧レベルに関連付ける。方法は、決定された再生音圧レベルに関連付けられた振幅補償データに基づいて補償フィルタを生成する１３０ことと、補償フィルタを使用してオーディオストリームをフィルタリングし１４０、オーディオストリームに、補償されたオーディオストリームを生成する利得係数を適用することと、をさらに含む。利得係数は、補償フィルタに関わらず、オーディオストリームのトータルオーディオパワーが維持されるように構成される。補償されたオーディオストリームは、オーディオスピーカ２１に提供される１５０。
【選択図】図１２ａ
【選択図】図１２ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つのオーディオスピーカ（２１）を含むオーディオスピーカアレンジメント（２０）におけるオーディオストリーム（３３）のリアルタイム処理のための方法（１００）であって、オーディオストリーム（３３）およびオーディオストリーム（３３）に関連する再生音量（１５）を受信する（１１０）ステップと、
再生音量（１５）および事前に保存された音響伝達データ（５０）に基づいて、オーディオスピーカ（２１）の再生音圧レベル（５２）を決定する（１２０）ステップであって、事前に保存された音響伝達データ（５０）は、再生音量（１５）をオーディオスピーカ（２１）の再生音圧レベル（５２）に関連付ける、ステップと、
決定された再生音圧レベル（５２）に関連付けられた振幅補償データ（３３０）に基づいて、補償フィルタ（３２０）を生成する（１３０）ステップと、
補償フィルタ（３２０）を使用してオーディオストリーム（３３）をフィルタリングする（１４０）、そしてオーディオストリーム（３３）に、補償されたオーディオストリーム（２７）を生成する利得係数を適用する、ステップであって、利得係数は、補償フィルタ（３２０、３２０’）にかかわらず、オーディオストリーム（３３）のトータルオーディオパワーが保持されるように構成される、ステップと、
補償されたオーディオストリーム（２７）をオーディオスピーカ（２１）に提供する（１５０）ステップと、
を含む、方法（１００）。
【請求項2】
振幅補償データ（３３０）は、等ラウドネス曲線（３００）に基づいている、請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項3】
振幅補償データ（３３０）は、いくつかの異なる周波数およびいくつかの異なる再生音量（１５）に対する振幅補償値（３３５）を含む、請求項１または２に記載の方法（１００）。
【請求項4】
再生音量（１５）とは異なる、更新された再生音量（１５’）を受信する（１１０）ステップと、更新された再生音量（１５’）および事前に保存された音響伝達データ（５０）に基づいて、オーディオスピーカ（２１）の更新された再生音圧レベル（５２’）を決定する（１２０’）ステップと、
決定された更新された再生音圧レベル（５２’）に関連する振幅補償データ（３３０）に基づいて、更新された補償フィルタ（３２０）を生成する（１３０’）ステップと、
更新された補償フィルタ（３２０）を使用して補償されたオーディオストリーム（２７）を生成するために、オーディオストリーム（３３）をフィルタリングする（１４０）ステップと、
更新された再生音量（１５’）に同期して、更新された補償フィルタ（３２０）を使用して補償されたオーディオストリーム（２７）をオーディオスピーカ（２１）に提供する（１５０）ステップと、
をさらに含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法（１００）。
【請求項5】
オーディオストリーム（３３）は、オーディオフレーム（２３）においてフィルタリングされる、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法（１００）。
【請求項6】
更新された再生音圧レベル（５２）を決定する（１２０’）ステップと、更新された補償フィルタ（３２０）を生成する（１３０’）ステップとは、２つの連続するオーディオフレーム（２３）のフィルタリングの間の中間時間（Ｔｉ）中に実行される、請求項４に従属するときの請求項５に記載の方法（１００）。
【請求項7】
補償フィルタ（３２０）を生成する（１３０、１３０’）ステップは、オーディオスピーカアレンジメント（２０）のユーザ（４０）に関連付けられた聴覚プロファイル（３４０）に追加的に基づいている、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法（１００）。
【請求項8】
オーディオストリーム（３３）は、チャネル化されたオーディオフォーマットに形成される、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法（１００）。
【請求項9】
チャネル化されたオーディオフォーマットは、左チャネルオーディオストリーム（３３Ｌ）と、右チャネルオーディオストリーム（３３Ｒ）とを含み、補償フィルタ（３２０）を生成する（１３０、１３０’）ステップは、左チャネルオーディオストリーム（３３Ｌ）のための左補償フィルタ（３２０）および右チャネルオーディオストリーム（３３Ｒ）のための右補償フィルタ（３２０）を生成する（１３０、１３０’）ステップをさらに含む、請求項８に記載の方法（１００）。
【請求項10】
補償フィルタ（３２０）は、ＦＩＲフィルタのような線形位相応答を有するデジタルフィルタである、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法（１００）。
【請求項11】
少なくとも１つのオーディオスピーカ（２１）と、少なくとも１つのメモリ（７００）と、少なくとも１つの外部インターフェース（３０）と、前記少なくとも１つのオーディオスピーカ（２１）、前記少なくとも１つのメモリ（７００）、および前記少なくとも１つの外部インターフェース（３０）に動作可能に接続された少なくとも１つのコントローラ（２００）とを備えるオーディオスピーカアレンジメント（２０）であって、前記少なくとも１つのコントローラ（２００）は、リアルタイムで、
外部インターフェース（３０）を介して、オーディオストリーム（３３）およびオーディオストリーム（３３）に関連する再生音量（１５）を受信し（１１０）、
再生音量（１５）および事前に保存された音響伝達データ（５０）に基づいて、オーディオスピーカ（２１）の再生音圧レベル（５２）を決定し（１２０）、事前に保存された音響伝達データ（５０）は、再生音量（１５）をオーディオスピーカ（２１）の再生音圧レベル（５２）に関連付け、
決定された再生音圧レベル（５２）に関連付けられた振幅補償データ（３３０）に基づいて補償フィルタ（３２０）を生成し（１３０）、
補償フィルタ（３２０）を使用してオーディオストリーム（３３）をフィルタリングし（１４０）、そしてオーディオストリーム（３３）に、補償されたオーディオストリーム（２７）を生成する利得係数を適用し、利得係数は、補償フィルタ（３２０、３２０’）にかかわらず、オーディオストリーム（３３）のトータルオーディオパワーが保存されるように構成され、
補償されたオーディオストリーム（２７）をオーディオスピーカ（２１）に提供する（１５０）、
ように構成されている、オーディオスピーカアレンジメント（２０）
【請求項12】
外部インターフェース（３０）は、無線インターフェースである、請求項１１に記載のオーディオスピーカアレンジメント（２０）。
【請求項13】
コントローラ（２００）は、請求項２～１０のいずれか１項に記載のオーディオストリーム（３３）のリアルタイム処理のための方法（１００）を実行するようにさらに構成されている、請求項１１または１２に記載のオーディオスピーカアレンジメント（２０）。
【請求項14】
コンピュータプログラム製品（６００）であって、コントローラ（２００）によって実行されたときに、コントローラ（２００）に、オーディオストリーム（３３）およびオーディオストリーム（３３）に関連する再生音量（１５）を受信し（１１０）、
再生音量（１５）および事前に保存された音響伝達データ（５０）に基づいて、オーディオスピーカ（２１）の再生音圧レベル（５２）を決定し（１２０）、事前に保存された音響伝達データ（５０）は、再生音量（１５）をオーディオスピーカ（２１）の再生音圧レベル（５２）に関連付け、
決定された再生音圧レベル（５２）に関連付けられた振幅補償データ（３３０）に基づいて補償フィルタ（３２０）を生成し（１３０）、
補償フィルタ（３２０）を使用してオーディオストリーム（３３）をフィルタリングし（１４０）、そしてオーディオストリーム（３３）に、補償されたオーディオストリーム（２７）を生成する利得係数を適用し、利得係数は、補償フィルタ（３２０、３２０’）にかかわらず、オーディオストリーム（３３）のトータルオーディオパワーが保存されるように構成され、
補償されたオーディオストリーム（２７）をオーディオスピーカ（２１）に提供する（１５０）、
ように構成されている、コンピュータプログラム製品（６００）。
【請求項15】
コントローラ（２００）に、請求項２～１０のいずれか１項に記載のオーディオストリーム（３３）のリアルタイム処理のための方法（１００）を実行させるようにさらに構成されている、請求項１４に記載のコンピュータプログラム製品（６００）。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オーディオの補償に関するものであり、より正確には、オーディオスピーカアレンジメントにおいてオーディオストリームを補償するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
１９７０年代後半にウォークマン（登録商標）などのポータブル電子機器が登場して以来、ポータブルオーディオの利用可能性と品質はますます高まっている。スマートフォンでは、そのような機器のすべてのユーザが、音楽やその他のオーディオコンテンツのほぼ無限の供給にアクセスできる。オーディオコンテンツは、通常、ヘッドフォンやその他のポータブルスピーカを介して体験される。
【0003】
オーディオコンテンツは、特定の方法で聞こえるように意図されている。例えば、コンテンツの作成者とプロデューサは、コンテンツがリスナーにどのように知覚されるべきかについて、ある考えを持っている。スピーカやヘッドフォンについても同じことが言える。これらの製品の設計者は、その製品がオーディオコンテンツをどのように変化させて、例えばブランド特有の音や感覚を作り出すべきかというビジョンを持っている。
【0004】
この問題を解決する１つの方法として、リスナーに聴力検査を実施してもらい、その結果に合わせてオーディオを調整することで、リスニング体験をパーソナライズすることが考えられる。特許文献１では、リスナーの聴覚プロファイルに応じてオーディオ信号をフィルタリングするというコンセプトが示されている。
【0005】
先行技術は、聴覚の閾値、すなわちリスナーに聞こえる最低の音圧に焦点を当てている。しかし、再生されるオーディオは、聴覚の閾値に相当する音量で再生されることはほとんどない。以上のことから、改善の余地があることは明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許出願公開第２００６２１５８４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、先行技術よりも改善され、上述の欠点を解消または少なくとも緩和する新しいタイプのオーディオ補償を提供することである。より具体的には、本発明の目的は、オーディオ信号の事前知識なしに決定され、ストリーミングオーディオに適用可能なオーディオ補償を提供することである。これらの目的は、それに関連する従属請求項に定義された好ましい実施形態を伴う添付の独立請求項に記載された技術によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第１の態様によれば、オーディオスピーカアレンジメントにおけるオーディオストリームのリアルタイム処理のための方法が提示される。オーディオスピーカアレンジメント（ａｕｄｉｏ ｓｐｅａｋｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）は、少なくとも１つのオーディオスピーカを備える。本方法は、オーディオストリームと、そのオーディオストリームに関連する再生音量とを受信することを含む。このことから、オーディオスピーカの再生音圧レベルは、再生音量および事前に保存された音響伝達データに基づいて決定される。事前に保存された音響伝達データ（ｐｒｅ－ｓｔｏｒｅｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｄａｔａ）は、再生音量をオーディオスピーカの再生音圧レベルに関連付けている。本方法はさらに、決定された再生音圧レベルに関連付けられた振幅補償データに基づいて補償フィルタを生成し、補償フィルタを使用してオーディオストリームをフィルタリングし、補償されたオーディオストリームを生成するオーディオストリームに利得係数を適用する。利得係数（ｇａｉｎ ｆａｃｔｏｒ）は、補償フィルタに関わらず、オーディオストリームのトータルオーディオパワーが維持されるように構成される。補償されたオーディオストリームは、オーディオスピーカに提供される。
【0009】
本方法の一実施形態では、振幅補償データは、等ラウドネス曲線（ｅｑｕａｌ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｃｏｎｔｏｕｒ）に基づいている。振幅補償データを等ラウドネスに基づいて行うことで、再生音圧レベルに関係なく、オーディオストリームは同じように知覚される。
【0010】
別の実施形態では、振幅補償データは、いくつかの異なる周波数といくつかの再生音量に対する振幅補償値からなる。周波数依存性を加えることで、再生音圧レベルに関わらず、オーディオストリームは同じように知覚される。
【0011】
追加の実施形態では、本方法は、再生音量とは異なる、更新された再生音量を受信するステップと、更新された再生音量および事前に保存された音響伝達データに基づいて、オーディオスピーカの更新された再生音圧レベルを決定するステップと、をさらに含む。決定された更新された再生音圧レベルに関連する振幅補償データに基づいて、更新された補償フィルタが生成される。オーディオストリームをフィルタリングして、更新された補償フィルタを用いて補償されたオーディオストリームを生成する。補償されたオーディオストリームは、更新された補償フィルタを用いて、更新された再生音量に同期してオーディオスピーカに提供される。再生音量の変更に同期してオーディオストリームを提供できるようにすることで、再生音量が変更されても、音量補償されたオーディオストリームを途切れることなくユーザに提供することができるようになる。
【0012】
一実施形態では、フィルタリングするステップは、オーディオストリームに、補償されたオーディオストリームを生成する利得係数を適用することをさらに含む。利得係数は、更新された補償フィルタに関わらず、オーディオストリームのトータルオーディオパワーが維持されるように構成される。これは、補償フィルタの適用がオーディオストリームに減少または増加の影響を与える可能性があるため、有用である。
【0013】
さらに別の実施形態では、オーディオストリームはオーディオフレームでフィルタリングされる。オーディオストリームをフレームで持つことにより、オーディオストリームをチャンク（ｃｈｕｎｋ）で処理、取り扱い、転送することが可能になる。
【0014】
さらなる実施形態では、更新された再生音圧レベルを決定するステップと、更新された補償フィルタを生成するステップとが、２つの連続するオーディオフレームのフィルタリングの間の中間時間中に実行される。これにより、オーディオストリームの補償を損なうことなく、再生音圧レベルの変化を実質的に瞬時に行うことができる。
【0015】
一実施形態では、補償フィルタを生成するステップは、オーディオスピーカアレンジメントのユーザに関連する聴覚プロファイル（ｈｅａｒｉｎｇ ｐｒｏｆｉｌｅ）にさらに基づいている。オーディオストリームを聴覚プロファイルにも基づいて処理することで、ユーザのリスニング体験をさらに向上させることができる。
【0016】
別の実施形態では、オーディオストリームは、チャネル化されたオーディオフォーマットで形成される。これは、複数のチャネルからなるオーディオストリームを楽しむ場合に有用であり、例えば、ステレオオーディオストリームまたは他のマルチチャネルオーディオストリームがある。
【0017】
一実施形態では、チャネル化されたオーディオフォーマットは、左チャネルオーディオストリームと右チャネルオーディオストリームからなる。この実施形態では、補償フィルタを生成するステップは、左チャネルオーディオストリームに対して左補償フィルタを生成し、右チャネルオーディオストリームに対して右補償フィルタを生成することをさらに含む。これは、ステレオオーディオストリームを楽しむ場合や、ユーザの聴覚プロファイルが右耳に比べて左耳で異なる場合に有益である。
【0018】
一実施形態では、補償フィルタは、ＦＩＲフィルタのような線形位相応答（ｌｉｎｅａｒ ｐｈａｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を有するデジタルフィルタである。ＦＩＲフィルタは、正確に線形の位相を持つことができ、常に安定しており、ハードウェアで効率的に実現され、フィルタの起動過渡が有限の持続時間を持つので有益である。
【0019】
本発明の第２の態様では、少なくとも１つのオーディオスピーカと、少なくとも１つのメモリと、少なくとも１つの外部インターフェースと、前記少なくとも１つのオーディオスピーカ、前記少なくとも１つのメモリ、および前記少なくとも１つの外部インターフェースに動作可能に接続された少なくとも１つのコントローラとを備えるオーディオスピーカアレンジメントが導入される。前記少なくとも１つのコントローラは、外部インターフェースを介して、オーディオストリームおよびオーディオストリームに関連する再生音量をリアルタイムで受信し、再生音量および事前に保存された音響伝達データに基づいて、オーディオスピーカの再生音圧レベルを決定するように構成されている。事前に保存された音響伝達データは、再生音量をオーディオスピーカの再生音圧レベルに関連付けている。これは、決定された再生音圧レベルに関連付けられた振幅補償データに基づいて補償フィルタを生成し、補償フィルタを使用してオーディオストリームをフィルタリングし、オーディオストリームに、補償されたオーディオストリームを生成する利得係数を適用するために使用される。利得係数は、補償フィルタにかかわらず、オーディオストリームのトータルオーディオパワーが維持されるように構成されている。補償されたオーディオストリームは、オーディオスピーカに提供される。
【0020】
オーディオスピーカアレンジメントの一実施形態では、外部インターフェースは、無線インターフェースである。無線外部インターフェースを有することで、オーディオスピーカアレンジメントの使い勝手、快適性、柔軟性が向上する。
【0021】
オーディオスピーカアレンジメントの一実施形態では、上で開示したようなオーディオストリームを処理するための方法を実行するように構成されている。
【0022】
第３の態様によると、コンピュータプログラム製品が提示される。コンピュータプログラム製品は、コントローラによって実行されると、コントローラに、リアルタイムで、オーディオストリームと、オーディオストリームに関連付けられた再生音量とを受信させるように構成される。また、コンピュータプログラム製品は、再生音量および事前に保存された音響伝達データに基づいて、オーディオスピーカの再生音圧レベルを決定するように構成される。事前に保存された音響伝達データは、再生音量をオーディオスピーカの再生音圧レベルに関連付けている。これをもとに、再生音圧レベルに関連付けられた振幅補償データに基づいて補償フィルタを生成し、この補償フィルタを用いてオーディオストリームをフィルタリングし、利得係数を適用して補償されたオーディオストリームを生成する。利得係数は、オーディオストリームのトータルオーディオパワーが維持されるように構成される。補償されたオーディオストリームは、オーディオスピーカに提供される。
【0023】
一実施形態では、コンピュータプログラム製品は、コントローラに、上記で開示したオーディオストリームを処理する方法を実行させるようにさらに構成される。
【0024】
本発明の実施形態を以下に説明するが、本発明の概念をどのようにして実践に還元することができるかの非限定的な例を示す添付の図式的な図面を参照している。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、特定の実施形態について、添付の図面を参照してより詳細に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底して完全なものとなり、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように、例示として提供されるものである。
【0027】
本明細書において、再生システム、再生装置、または再生音量という用語は、受信したオーディオデータを再生するという意味での再生を意味するものである。この用語は、保存されたオーディオまたはメディアの再生という限定的な形での再生を意味するのではなく、例えば、リアルタイムメディア、保存されたメディア、ストリームされたメディア、次第にダウンロードされたメディアなど、あらゆる形態のメディアを包含するものである。これに加えて、補償という用語は、最も広い形態の補償を意味し、本開示では、処理という用語と同義であると見なすことができる。このことは、動作を説明する場合だけでなく、この用語が補償フィルタなどの対象物を説明するために使用される場合にも適用される。
【0028】
図１ａには、オーディオ再生システム１が示されている。システム１は、外部インターフェース３０を介してオーディオをオーディオスピーカアレンジメント（ａｕｄｉｏ ｓｐｅａｋｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）２０に転送するように構成可能な電子デバイス１０を備える。オーディオスピーカアレンジメント２０は、オーディオ再生システム１のユーザ４０（図７に示す）にオーディオ出力を提供するように配置可能な少なくとも１つのオーディオスピーカ２１を備える。典型的には、オーディオスピーカアレンジメント２０は、オーディオ出力のステレオ再生を可能にするために、２つのオーディオスピーカ２１を備える。
【0029】
オーディオスピーカアレンジメント２０は、一実施形態では、一対のヘッドフォン２０であり、さらなる実施形態では、一対のワイヤレスヘッドフォン２０である。電子デバイス１０は、例えば、携帯電話、携帯音楽プレーヤ、タブレット、ノートパソコンなどの携帯電子デバイス１０であり得る。
【0030】
電子デバイス１０は、外部インターフェース３０およびオーディオスピーカアレンジメント２０に適した形態であるスピーカアレンジメント２０にオーディオを転送する。転送は、デジタルでもアナログでもよく、本開示の概念では、オーディオ情報がどのように表現されるかを意味するものとする。外部インターフェース３０は、有線のまたは無線の外部インターフェース３０であり得る。外部インターフェース３０が有線のインターフェースである場合、電子デバイス１０からのオーディオの転送は、スピーカアレンジメント２０に応じて、アナログ形式またはデジタル形式のどちらでもよい。外部インターフェース３０が無線のインターフェースである場合、電子デバイス１０からのオーディオの転送は、典型的にはデジタル形式である。本開示の詳細は、外部インターフェース３０の種類に関係なく適用可能であるが、説明のほとんどは、無線のデジタルインターフェースの形態の外部インターフェース３０に関するものである。当業者は、本開示を読んだ後、有線のアナログまたはデジタルの外部インターフェース３０でも成功するように本発明を変更する方法を理解するであろう。
【0031】
図１ａで紹介したオーディオ再生システム１は、オーディオストリーム３３を特定の音量でユーザ４０に提供するために使用される。図１ｂを参照して、オーディオストリーム３３の流れを、いくつかの定義とともに説明する。オーディオストリーム３３は、ある時点で、マスターレベル１２と呼ばれるレベルで記録される。このマスターレベル１２は、基本的には最初の録音時の利得（ｇａｉｎ）である。マスターレベル１２は、異なる記録媒体間で実質的に同じであるため、再生音量１５を調整することなく、異なるメディアストリームを聴くことが可能となる。
【0032】
オーディオストリーム３３は、そのマスターレベル１２で、電子機器１０に提供される。オーディオストリーム３３は、例えば、ストリーミングサービスからのストリームされたメディアにおけるオーディオコンポーネントとして、電子機器１０等の記憶装置から取得されて、電子機器１０に提供され得る。電子機器１０のユーザ４０は、オーディオストリーム３３を聴く際に、オーディオストリーム３３の再生音量１５を設定する。この再生音量１５の設定は、電子機器１０またはオーディオスピーカアレンジメント２０のボタンや操作部により再生音量１５を調整することによって行われ得る。
【0033】
電子機器１０からは、オーディオストリーム３３が、外部インターフェース３０を介して、オーディオスピーカアレンジメント２０に提供される。オーディオストリーム３３は、典型的にはマスターレベル１２で提供されるので、再生音量１５で提供される。電子機器１０は、オーディオストリーム３３をオーディオスピーカアレンジメント２０に提供する前に、オーディオストリーム３３のマスターレベル１２に変更し得る。オーディオスピーカアレンジメント２０は、オーディオストリーム３３と再生音量１５とを受信し、その２つを用いて、再生音圧レベル５２でオーディオスピーカアレンジメント２０のユーザ４０にオーディオストリームを提供する。再生音圧レベル５２は、オーディオ信号３３がユーザ４０に受信される音圧レベルである。再生音量１５は、結果としてオーディオスピーカ２１が提供する再生音圧レベル５２になる。オーディオストリーム３３の再生中に、再生音量１５が第１の要因で変更されることがあり、この結果、再生音圧レベル５２は、第２の要因で変更される。ただし、再生音圧レベル５２は、オーディオスピーカアレンジメント２０の種類に依存する。第１の要因と第２の要因との関係は、いかなる種類の線形または非線形の関係でもあり得る。この関係は、１つの電子機器１０が、ほとんどの場合、多くの異なるオーディオスピーカアレンジメント２０とともに使用される可能性があるので、電子機器１０にとっては、概して、未知のものである。再生音圧レベル５２は、オーディオ信号がマスタリングされたときに意図されたように知覚されるべきときに重要である。
【0034】
オーディオ信号は、周波数スペクトルからなり、このオーディオ信号の周波数スペクトルは、再生音圧レベル５２が異なると、異なるように知覚される。このことは、図２を参照して、異なる音圧レベルでの等ラウドネス曲線（ｅｑｕａｌ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｃｏｎｔｏｕｒ）３００を比較するとわかる。本開示の発明概念によって解決される１つの問題は、再生音圧レベル５２に関わらず、オーディオストリーム３３が意図された通りに、すなわちマスターレベル１２でマスタリングされたときに知覚されるようにすることである。
【0035】
図２には、いくつかの等ラウドネス曲線３００が示されている。等ラウドネス曲線３００は、音圧レベルの指標（ｍｅａｓｕｒｅ）であり、典型的にはｄＢ Ｓｏｕｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ ＳＰＬとしてデシベルで示される。音圧レベルは、典型的には人間にとっての可聴スペクトルである周波数スペクトルにわたって提供される。等ラウドネス曲線３００の各点は、１ｋＨｚで提示されるあるフォン（ｐｈｏｎ）の純音（ｐｕｒｅ ｔｏｎｅ）と比較して、リスナーが一定のラウドネスを知覚する音圧レベルを表している。フォンは、ＤＩＮ４５６３１およびＩＳＯ５３２で定義されており、本明細書では、５０ｄＢ ＳＰＬの１ｋＨｚトーンが５０フォンのラウドネスを有し、この信号と同じラウドネスで知覚される他のすべての周波数も５０フォンのラウドネスを有することを意味すると定義する。
【0036】
図２は、等ラウドネス３００の輪郭（ｃｏｎｔｏｕｒ）をフォン別にプロットしたものである。図２では、０、２０、４０、６０、８０、１００フォンについて等ラウドネス曲線３００が示されている。図２のラウドネス曲線（ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｃｏｎｔｏｕｒ）３００は、ＩＳＯ ２２６：２１３にしたがったラウドネス曲線（ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｃｏｎｔｏｕｒ）３００である。これらの輪郭（ｃｏｎｔｏｕｒ）３００は、１９３３年にＨａｒｖｅｙ ＦｌｅｔｃｈｅｒとＷｉｌｄｅｎ Ａ． Ｍｕｎｓｏｎによって提供されたＦｌｅｔｃｈｅｒ－Ｍｕｎｓｏｎ曲線と比較して補償されている。Ｆｌｅｔｃｈｅｒ－Ｍｕｎｓｏｎ曲線は、一般的に「等ラウドネス」の概念を最初に記述したものと言われている。もし、音圧レベルがリスナーによるオーディオ信号の周波数スペクトルの知覚に影響を与えないのであれば、図２の輪郭（ｃｏｎｔｏｕｒ）３００間のオフセットは、すべての周波数で同じになる。
【0037】
図３には、２０フォンの等ラウドネス曲線３００と４０フォンとの間のデルタ３１０が図示されている。見てのとおり、音圧レベルの差３１０は、予想どおり、破線で図示した１ｋＨｚで２０ｄＢであるが、１ｋＨｚの上下では、予想される２０ｄＢとは大きく異なる。この効果により、オーディオ再生は、再生の音圧レベルに応じて、異なる周波数スペクトルを有するように知覚されることになる。
【0038】
本開示の発明者は、洞察に基づく推論と発明的思考の結果、電子機器１０からオーディオストリーム３３が再生されているときに、再生システム１において上述の効果を補償できることに気付いた。本明細書に示される解決策は、選択された再生音量１５に基づいてオーディオストリーム３３を補償し、再生音量１５が変更されたときに実質的に瞬間的に補償を変更する。
【0039】
図４を参照して、本発明によるオーディオストリーム３３の補償の原理を説明する。これらの原理は、図１ａで紹介したような再生システム１を参照して説明され、処理ステップの多くは、オーディオスピーカアレンジメント２０として参照される装置で実行される。しかし、処理ステップは、電子機器１０内で実行されることも、電子機器１０とオーディオスピーカアレンジメント２０との間で分散して実行されることも、非常によくあることを強調しておく。
【0040】
図４の概略的ブロック図において、電子デバイス１０は、外部インターフェース３０を介して信号３１を通信する。信号３１は、オーディオストリーム３３と、オーディオストリーム３３に関連付けられた制御データ３２とを含む。オーディオスピーカアレンジメント２０は、外部インターフェース３０に適したトランシーバモジュール２２を用いて、外部インターフェース３０を介して信号３１を受信する。例えば、一実施形態において、外部インターフェースがＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙインターフェースである場合、トランシーバモジュール２２は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙトランシーバモジュールであり、一実施形態において、外部インターフェースが有線シリアルインターフェースである場合、トランシーバモジュール２２は、有線シリアルトランシーバモジュールである。トランシーバモジュール２２は、信号３１を受信し、信号３１を分析し、その構成要素、例えば、オーディオストリーム３３とそれに関連する制御データ３２を検出する。なお、検出および分析は、任意の適切な制御回路によって実行されてもよく、この機能は、オーディオスピーカアレンジメント２０の他のモジュールにおいて構成されてもよい。制御データ３２は、制御モジュール２４に伝達され、オーディオストリーム３３は、デジタル信号処理（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、 ＤＳＰ）モジュール２８に伝達される。
【0041】
制御データ３２は、オーディオストリーム３３に関連付けられた再生音量１５を含み、制御モジュール２４は、制御データ３２と、再生音量１５がオーディオスピーカ２１の再生音圧レベル５２にどのように変換されるかを記述した事前に保存されている音響伝達データ５０（図６に示す）とを備える。事前に保存されている音響伝達データ５０については、今後、さらに説明する。制御モジュール２４は、再生音量１５と事前に保存された音響伝達データ（ｐｒｅ－ｓｔｏｒｅｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｄａｔａ）５０とを含む入力パラメータに基づいて、補償フィルタ３２０（図９に示す）を生成する。補償フィルタ３２０は、一実施形態では、有限インパルス応答（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）、ＦＩＲ、フィルタのデジタルフィルタ係数として表される。補償フィルタ３２０は、ＤＳＰ制御信号２５としてＤＳＰモジュール２８に伝達され得る。補償フィルタ３２０は、無限インパルス応答（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）、ＩＩＲ、フィルタなどの任意の種類の適切なフィルタまたはイコライジング機能であり得る。
【0042】
ＤＳＰモジュール２８は、補償されたオーディオストリーム２７をオーディオスピーカ２１に提供するために、オーディオストリーム３３を補償する際に、制御モジュール２４から供給されたデジタルフィルタ係数を適用する機能を備える。ＤＳＰモジュール２６は、オーディオストリーム３３に補償フィルタ３２０を適用することに加えて、オーディオストリームに関連する他の処理機能、例えば、ノイズキャンセル、サウンドカラーリング、オーディオおよび音楽効果、バスブースト、ステレオワイドニング、３Ｄサウンドなどを適用するように構成され得る。
【0043】
補償されたオーディオストリーム２７がオーディオスピーカ２１に供給される前に、それは、典型的には、デジタルの補償されたオーディオストリーム２７を、オーディオスピーカ２１に供給されるアナログオーディオ信号２９に変換するデジタル・アナログ、Ｄ／Ａ、変換モジュール２８にさらされる。アナログオーディオ信号２９は、再生音量１５に関連した電圧振幅を有する時変（ｔｉｍｅ ｖａｒｉａｎｔ）オーディオ信号である。アナログオーディオ信号２９の電圧振幅は、オーディオスピーカ２１の再生音圧レベル５２を決定するものである。
【0044】
前述したように、オーディオスピーカアレンジメント２０の再生音圧レベル５２を制御するために、異なる実装（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）が可能である。再生音圧レベル５２をどのように制御するかにしたがって、電子機器１０のユーザ４０による再生音量１５の変化の取り扱いが異なり得る。
【0045】
一実施形態では、再生音圧レベル５２は、ＤＳＰモジュール２６による処理の際に、オーディオストリーム３３にデジタル利得（ｄｉｇｉｔａｌ ｇａｉｎ）を適用することにより制御される。再生音量１５の変更は、ＤＳＰモジュール２６によって実行され、更新された補償フィルタ３２０の適用は、更新された再生音量１５’の適用と同期することができる。この同期は、制御モジュール２４またはＤＳＰモジュール２６によって制御することができる。
【0046】
別の実施形態では、再生音圧レベルは、Ａ／Ｄモジュール２８による処理中に、補償されたオーディオストリーム２８にデジタル利得および／またはアナログ利得（ａｎａｌｏｇｕｅ ｇａｉｎ）を適用することによって制御される。このような実施形態では、図４に破線で示された制御モジュール２４によって、更新された利得がＡ／Ｄモジュール２８に伝達され、更新された補償フィルタ３２０がＤＳＰモジュール２６に伝達される。本実施形態において、制御モジュール２４は、更新された補償フィルタ３２０の適用を、更新された再生音量１５’と同期させる役割を担う。
【0047】
再生音量１５の更新および、更新された再生音圧レベル５２と更新された補償フィルタ３２０との同期に関する実施形態は、非限定的な例として考慮されるべきである。音量変化により、ＤＳＰモジュール２６のデジタル利得が変化し、Ａ／Ｄモジュール２８のアナログ利得が変化するような場合には、これらの実施形態を組み合わせることができる。また、ＤＳＰモジュール２６およびＡ／Ｄモジュール２８の両方によってデジタル利得を制御することも可能である。
【0048】
図５ａ～図５ｃを参照して、信号３１の処理についてさらに詳細に説明する。図５ａには、外部インターフェース３０を介して通信される信号３１に含まれるものとして、例示的なオーディオストリーム３３が図示されている。オーディオストリーム３３は、例示の目的のみのために、時変信号（ｔｉｍｅ ｖａｒｉａｎｔ ｓｉｇｎａｌ）として図示されている。オーディオストリーム３３は、典型的には、データパケットとして形成され、外部インターフェース３０のオーディオストリーミング用のチャネルなどで伝送される。
【0049】
図５ｂにおいて、オーディオストリーム３３は、トランシーバモジュール２２によってオーディオフレーム２３内に受信される。各オーディオフレーム２３は、フレーム時間ＴＦのオーディオを表すデータを保持する。一実施形態では、各オーディオフレーム２３は、４４．１ｋＨｚでサンプリングされた５１２サンプルのオーディオデータを保持しており、これは、約１１．６ｍｓのフレーム時間ＴＦに相当する。フレームサイズは、システム間で異なる可能性があることに留意すべきである。オーディオフレーム２３は、典型的には、外部インターフェース３０の転送レートに依存するレートで、外部インターフェース３０を介して受信される。外部インターフェース３０がオーディオストリーム３３の再生の不要な中断を引き起こすことに関連する問題は、オーディオスピーカアレンジメント２０がフレームバッファを有することによって軽減されることができる。フレームバッファは、フレーム２３をバッファリングし、再生におけるジッタのリスクを低減するように構成されている。フレーム２３がフレーム時間ＴＦに実質的に等しいレートで受信されていると仮定すると、たった１つの誤って受信されたフレーム２３が、オーディオストリーム３３の再生におけるジッタを引き起こす可能性がある。
【0050】
オーディオフレーム２３は、ＤＳＰモジュール２２に提供され、そこで、例えば補償フィルタ３２０によって処理される。ＤＳＰモジュール２２による各フレーム２３の処理は、処理時間Ｔｐと呼ばれ、処理時間Ｔｐは、フレーム時間ＴＦよりも短い。フレーム時間ＴＦと処理時間Ｔｐとの時間差は、アイドル時間Ｔｉである。アイドル時間Ｔｉの間、ＤＳＰモジュールは、典型的には、電力を節約するためにスリープモードになり、この時間Ｔｉは、補償フィルタ３２０を適用および／または生成および／または更新するために利用することができる。補償フィルタ３２０の生成は、例えば制御モジュール２４およびＤＳＰモジュール２６が同じモジュール２４、２６であるか、または制御モジュール２４がＤＳＰモジュール２６に制御モジュール２４からのパラメータに基づいて補償フィルタ３２０を生成するように指示する実施形態において適用可能である。フィルタリングされたオーディオフレーム２３は、補償されたオーディオストリーム２７としてＤ／Ａモジュール２８に提供される。補償されたオーディオストリーム２７は、典型的には、先に開示されたフレームバッファと同様の方法で、出力バッファにおいてバッファリングされる。出力バッファは、典型的には、Ｄ／Ａクロックによってクロックされ、出力はオーディオスピーカ２１に提供される。Ｄ／Ａクロックは、典型的には、オーディオデータのサンプルレート、上記実施形態では４４．１ｋＨｚに関連付けられている。出力バッファは、システム設計パラメータであり、一実施形態では、２つのオーディオフレーム２３を保持するように構成されている。
【0051】
補償フィルタ３２０を生成するために２つの連続したオーディオフレーム２３の間のアイドル時間Ｔｉを利用することにより、オーディオスピーカ２１の再生音圧レベル５２の変化に同期したオーディオストリーム３３の再生中に、補償フィルタ３２０をシームレスかつ実質的に瞬時に更新することが可能である。本明細書に示された教示は、再生音圧レベル５２のオーディオストリーム３３が、ユーザ４０の視点から見て、リアルタイムで変更されるものである。言い換えれば、オーディオスピーカによる更新された再生音量１５の受信からアレンジメント２０への再生音圧レベル５２の変化までにかかる時間は、１０ｍｓの領域で極めて短い。
【0052】
図６を参照して、事前に保存された音響伝達データ５０についてさらに詳しく説明する。再生音量１５は、典型的には、電子機器１０によって提供され、多くの異なる形態であることができる。再生音量１５は、１００％が可能な最高の再生音量であるパーセント数であってもよいし、１５が最高の再生音量１５に対応する、例えば０から１５までの離散的なステップであり得る。いずれにしても、再生音量１５は設定可能であり、オーディオスピーカ２１の再生音圧レベル５２と関連していなければならない。再生音量１５は、必ずしもオーディオスピーカアレンジメント２０の再生音量と直接関係しない。オーディオスピーカアレンジメント２０は、電子機器１０よりも再生音量のステップが多くても少なくても構わない。ここでは、事前に保存された音響伝達データ５０が用いられる。
【0053】
事前に保存された音響伝達データ５０は、電子機器１０の再生音量１５を、オーディオスピーカアレンジメント２０の再生音圧レベル５２に関連付ける手段を提供する。一例として、オーディオスピーカアレンジメント２０が３２の音量ステップ（０～３１）を許容する機能を備えている場合、これらの音量ステップの各々は、再生音圧レベル５２に関連する。電子デバイス１０が１６の音量ステップ（０～１５）を許容する機能を備えている場合、電子デバイス１０で中間の音量ステップ、すなわちステップ７を選択すると、オーディオスピーカアレンジメント２０において中間の音量ステップ、すなわちステップ１５を選択することになる。
【0054】
事前に保存された音響伝達データ５０は、多くの異なる方法で形成され得る。それは、オーディオスピーカアレンジメント２０の異なる音量ステップに関連付けられた再生音圧レベル５２の絶対値を有するルックアップ・テーブルとして形成され得る。あるいは、オーディオスピーカアレンジメント２０の１つの音量ステップが、再生音圧レベル５２の絶対値に関連付けられたベースライン・音量ステップとして選択されてよく、オーディオスピーカアレンジメントの他の音量ステップが、ベースライン・音量ステップの絶対値に対するデルタ値である再生音圧レベル５２に関連付けられてもよい。
【0055】
一実施形態では、事前に保存された音響伝達データ５０は、対応する再生音圧レベル５２に各々が関連付けられた１つ以上の再生音量１５を含む。
【0056】
任意に、事前に保存された音響伝達データ５０は、各再生音量１５について、複数の再生音圧レベル５２を含み得る。複数の再生音圧レベル５２は、異なる再生周波数の再生音圧レベルであり得る。一実施形態では、オーディオスピーカアレンジメント２０の各再生音量１５に１つの再生音圧レベル５２が関連付けられており、再生音圧レベル５２は、１ｋＨｚのテストトーンで決定された再生音圧レベル５２である。別の実施形態では、オーディオスピーカアレンジメント２０の各再生音量１５に１つの再生音圧レベル５２が関連付けられており、再生音圧レベル５２は、オーディオスピーカ２１がホワイトノイズにさらされるときの平均音圧として決定された再生音圧レベル５２である。
【0057】
いくつかの実施形態では、事前に保存された音響伝達データ５０は、テーブルに配置されている。
【0058】
可能性のある全ての再生音量１５を事前に保存された音響伝達データ５０にリストアップする必要はない。事前に保存された音響伝達データ５０にリストアップされていない再生音量１５が選択された場合、リストアップされていない再生音量１５の最も下および上に近い再生音量１５と、それらに関連する再生音圧レベル５２とを補間することによって、関連する再生音圧レベル５２を算出してもよい。事前に保存された音響伝達データ５０は、あるフォンの等ラウドネス曲線３００に関連する再生音量が保存されていてもよい。
【0059】
いくつかの実施形態では、事前に保存された音響伝達データ５０は、再生音量１５と再生音圧レベル５２との間の数学的関係を記述する方程式として表される。事前に保存された音響伝達データ５０は、典型的には、オーディオスピーカアレンジメント２０の１つのモデルに固有のものである。事前に保存された音響伝達データ５０は、オーディオスピーカアレンジメント２０の一連のモデルに固有のものであり得る。事前に保存された音響伝達データ５０は、オーディオスピーカアレンジメント２０の各ユニットに固有のものであり得る。事前に保存された音響伝達データ５０は、オーディオスピーカアレンジメント２０の製造時にオーディオスピーカアレンジメント２０に保存されてもよいし、ファームウェアのアップグレードを通じて、または例えば、オーディオスピーカアレンジメント２０のユーザ４０が本開示の音量依存補償の使用開始を決定したときに、後からオーディオスピーカアレンジメントに提供されてもよい。
【0060】
事前に保存された音響伝達データ５０の生成は、オーディオスピーカアレンジメント２０で利用可能な特定の再生音量１５で再生音圧レベル５２を記録することによって実施され得る。
【0061】
図７を参照して、オーディオスピーカアレンジメント２０が一対のヘッドフォン２０である実施形態を、事前に保存された音響伝達データ５０の生成を説明するために使用する。ヘッドフォン２０は、ユーザ４０による使用中は、ヘッドフォン２０からのオーディオがユーザ４０の耳に向かって実質的に直接向かうように装着される。オーディオストリーム３３を補償するために使用される再生音圧レベル５２は、ユーザ４０の耳での音圧レベル５２である。つまり、ユーザ４０の耳の中や周辺の領域４１で記録することが好ましい。ユーザ４０の代わりにファントムヘッドを使用することも１つの可能性である。音響記録デバイス、例えばマイクロフォンからなるファントムヘッドは、市場で容易に入手可能である。
【0062】
前節の詳細により、再生音量１５に基づいて、オーディオストリーム３３を補償することが可能である。提示されたように、音、例えばオーディオは、再生音圧レベル５２に応じて異なるように知覚され、異なる再生音圧レベル５２に対して異なる補償フィルタ３２０が使用され得る。図３に提示された２０フォンと４０フォンとの等ラウドネス曲線３００間の違いは、図８ａに図示された補償フィルタ３２０の周波数応答によって補償することができる。１ｋＨｚの再生音圧レベル４０ｄＢ ＳＰＬから１ｋＨｚの再生音圧レベル２０ｄＢ ＳＰＬに変更する際に、この補償フィルタ３２０を適用すると、４０フォンの等ラウドネス曲線３００と２０フォンの等ラウドネス曲線３００との間の知覚音の差が補償される。この例では、補償フィルタ３２０は、再生音圧レベル５２の２０ｄＢ低減とともに適用されることを意図している。これは、図８ａのデータから、音圧レベル５２は、１ｋＨｚでは２０ｄＢ低減されるが、２０Ｈｚでは１０ｄＢ程度しか低減されず、２０ｋＨｚではさらに低減されることを意味する。このように、事前に保存された音響伝達データ５０を有することにより、結果的に、再生音圧レベル５２に関わらず、知覚される音圧レベルが全ての周波数で実質的に同じになるように、再生音量１５に応じた補償フィルタ３２０を生成することが可能となる。
【0063】
図８ｂに示されるように、補償フィルタ３２０は、１つ以上の振幅補償値３３５を含む振幅補償データ３３０として表され得る。振幅補償値３３５は、周波数ごとの補償を記述する。各々が周波数または周波数の範囲に関連付けられた任意の数の振幅補償値３３５が存在し得る。
【0064】
図９を参照すると、補償フィルタ３２０は、事前に保存された音響伝達データ５０と再生音量１５とから決定される再生音圧レベル５２に基づいて生成される。補償フィルタ３２０は、振幅補償データ３３０を適用することにより生成され得る。振幅補償データ３３０は、図８ｂに示すように、複数の異なる周波数および再生音圧レベル５２に対する振幅フィルタリングの差分で構成されていてよい。これらの差分は、振幅補償値３３５によって表され得る。振幅補償データ３３０は、基準再生音圧レベルでの基準レベルを含んでいてよい。基準レベルでは、振幅フィルタリングの差分はゼロであり、振幅補償データ３３０における他の再生音圧レベル５２は、基準レベルとの関係で記述される。振幅補償データ３３０から再生音圧レベル５２への一致（ｍａｔｃｈ）が欠落している場合、隣接する再生音圧レベル５２とそれに関連する振幅補償データ３３０との間の補間が可能である。振幅補償データ３３０は、事前に保存された音響伝達データ５０の場合と同様に、所与の再生音圧レベル５２を補償フィルタ３２０に変換する数学関数であり得る。
【0065】
一実施形態では、振幅補償データ３３０は、等ラウドネス曲線３００に基づいている。一実施形態では、振幅補償データ３３０は、６０ｄＢ ＳＰＬの再生音圧レベル５２に相当する基準レベルを有している。一実施形態では、振幅補償データ３３０は、６０フォンの等ラウドネス曲線３００に相当する基準レベルを有している。
【0066】
補償されたオーディオストリーム２７は、補償されていないオーディオストリーム３３とは異なる周波数コンテンツを有する。高い周波数が低い周波数よりも増幅されること、またはその逆であることがあり得る。オーディオストリーム３３の周波数コンテンツによっては、補償フィルタ３２０を適用した場合に、再生音圧レベル５２が低く知覚されることもあり得る。例えば、補償フィルタ３２０を適用したオーディオストリーム３３の再生を仮定する。再生音量１５が増加し、更新された補償フィルタ３２０’が決定された場合、更新された補償フィルタにより、再生音圧レベル５２は実質的に変化しないか、さらに低くなる可能性がある。さらに、再生音量１５が、再生音圧レベル５２に５ｄＢの増加を与えることを意図していたと仮定する。低周波で５ｄＢの減衰、高周波で０ｄＢの減衰を提供する更新された補償フィルタが適用された場合、再生音圧レベルは高周波で５ｄＢ、低周波で０ｄＢ増加することになる。今、オーディオストリーム３３が低周波でそのオーディオパワーの大半を占めている場合、すなわち低音が非常に重い場合、更新された補償フィルタ３２０’が適用された状態では、すべての周波数にわたって蓄積されたオーディオパワーが大幅に低下することになる。
【0067】
上述の問題を軽減するために、本発明者らは、マスターレベル１２において、平均オーディオストリームの信号周波数コンテンツを推定し、平均オーディオストリームの平均オーディオパワーを推定することが可能であることに気付いた。平均オーディオストリームの周波数コンテンツは、典型的な周波数分布によって表され、これは、平均オーディオストリームとそれに関連する典型的な周波数分布とを計算するために、大量のオーディオストリームを分析することによって提供され得る。このことから、平均オーディオストリームのトータルオーディオパワーが、補償フィルタ３２０を適用した場合と適用しない場合とで実質的に同じであることを保証する利得係数を生成することができる。利得係数（ｇａｉｎ ｆａｃｔｏｒ）は、補償フィルタ３２０とともにオーディオストリーム３３に適用されてよいし、オーディオストリーム３３の処理の他の段階で適用されてもよい。
【0068】
再生音量１５に基づいてオーディオストリーム３３を補償することに加えて、一実施形態では、ユーザ４０の聴覚プロファイル３４０に関してオーディオストリームを補償し得る。これは、図１１に概略的に示されており、補償フィルタ３２０は、振幅補償データ３３０とユーザ４０の聴覚プロファイル３４０とに基づいて生成される。聴覚プロファイル３４０は、任意の種類の適切な聴覚プロファイル３４０であってよく、ユーザ４０の各耳のための別々の聴覚プロファイル３４０を含んでいてよい。聴覚プロファイル３４０は、電子デバイス１０からオーディオスピーカアレンジメント２０に提供され得る。電子デバイス１０は、ユーザ４０の聴覚検査に基づいて聴覚プロファイル３４０を生成するように構成されていてよいし、聴覚プロファイルリポジトリから聴覚プロファイル３４０を取得するように構成されていてもよい。このようなリポジトリは、例えば、クラウドサーバ上でホストされるデータベースであり得る。聴覚プロファイル３４０は、ユーザ４０の各耳に対して異なる補償を示唆する可能性が非常に高くてよい。
【0069】
多くのオーディオスピーカアレンジメント２０は、複数のオーディオスピーカ２１を含み、複数のオーディオチャネルを有するオーディオストリーム３３の再生をサポートする。これから図１０を参照して説明するように、本発明はマルチチャネルオーディオシステムにも適用可能である。
【0070】
図１０には、デュアルチャネルのオーディオスピーカアレンジメント２０が示されている。トランシーバモジュール２２によって受信された信号３１が複数のチャネルを有するオーディオストリーム３３からなる場合、これらのチャネルは識別されることができ、分離されることができ、オーディオスピーカアレンジメント２０のオーディオスピーカ２１Ｌ、２１Ｒの各々に提供されることができる。典型的には、オーディオストリームは、左チャネルオーディオストリーム３３Ｌと右チャネルオーディオストリーム３３Ｒとからなるステレオオーディオストリームである。左チャネルオーディオストリーム３３Ｌは、左オーディオスピーカ２１Ｌを対象としており、右チャネルオーディオストリーム３３Ｒは、右オーディオスピーカ２１Ｒを対象としている。
【0071】
図１０において、トランシーバモジュール２２は、オーディオストリーム３３Ｌ、３３Ｒを識別し、左ＤＳＰモジュール２６Ｌおよび右ＤＳＰモジュール２６Ｒにそれぞれ提供するものとして示されており、この識別は、例えばＤＳＰモジュール２６で行われる可能性が非常に高いが、説明のためにトランシーバモジュール２２で行われている。オーディオストリーム３３Ｌ、３３Ｒの各々は、異なる補償フィルタ３２０にさらされてよく、その理由の１つは、チャネル間のバランスが異なり、その結果、左の再生音量と右の再生音量とが互いに異なることであると考えられる。他の理由としては、オーディオスピーカ２１Ｌ、２１Ｒの特性が異なり、その結果、事前に保存されている音響伝達データ５０が異なることが考えられる。これは、それぞれのオーディオスピーカ５２Ｌ、５２Ｒに等しいオーディオストリーム３３が供給された場合に、左の音圧レベル５２Ｌと右の音圧レベル５２Ｒとが異なることを意味する。ユーザ４０の聴覚プロファイル３４０に関連してこれまで説明したように、ユーザ４０に関連したオーディオスピーカアレンジメントの差異にも理由がある。
【0072】
図１０を参照して説明したのは、デュアルスピーカ２１Ｌ、２１Ｒとステレオストリームとに関連したものであるが、さらに多くのオーディオスピーカ２１を有するオーディオスピーカアレンジメント２０にも同様の理由が適用可能である。これは、例えば、カーステレオシステムやサラウンドシステムの場合であり得る。オーディオストリーム３３が、複数のオーディオスピーカ２１、２１Ｌ、２１Ｒに供給されるシングルチャネルのオーディオストリーム３３であっても、同様の理由が適用可能である。
【0073】
次に、オーディオストリーム３３を処理するための方法１００を、図１２ａを参照して提示する。方法１００は、これらの具体的な内容が本開示の他のセクションで提示されているため、方法１００の具体的な内容に関する可能なすべての詳細なステップなしに与えられる。それらが、オーディオストリーム３３を補償するための方法１００にも実装可能であることは、当業者には明らかである。
【0074】
方法１００は、オーディオストリーム３３と制御データ３２とを含む信号３１を受信すること１１０によって開始される。ここで、制御データは、オーディオストリーム３３に関連付けられた再生音量１５を少なくとも含む。オーディオストリーム３３は、前述したように、オプションとして、オーディオフレーム２３において受信されてよい。これらのオーディオフレーム２３は、受信バッファにバッファリングされてよい。
【0075】
再生音量１５に基づいて、方法１００は、先に提示したように、事前に保存された音響伝達データ５０を用いて、再生音圧レベル５２を決定すること１２０によって進む。先に挙げたように、例えばユーザ４０、信号３１および／またはオーディオスピーカアレンジメント２０に応じて、複数の再生音圧レベル５２が決定され得る実施形態がある。
【0076】
決定された再生音圧レベル５２は、振幅補償データ３３０とともに、補償フィルタ３２０を生成すること１３０に用いられる。補償フィルタ３２０の生成１３０は、ユーザ４０の聴覚プロファイル３４０に基づいていてもよい。振幅補償データ３３０は、等ラウドネス曲線３００に基づいた１つ以上の振幅補償値３３５を含んでいてよい。
【0077】
生成された１３０補償フィルタ３２０は、補償されたオーディオストリーム２７をオーディオスピーカ２１に提供する１５０ために、オーディオストリーム３３をフィルタリング１４０するために使用される。
【0078】
提示された方法１００は、再生音量１５に基づいてオーディオストリームを処理することを可能にする。以前のセクションで提示したように、再生音量１５は、再生音圧５２の変化の遅延や、補償フィルタ３２０の更新または変更の遅延を煩わせることなく、ユーザ４０によって変更され得る。補償フィルタを更新する方法１００は、オーディオストリーム３３を補償する方法１００と実質的に同じである。図１２ｂを参照すると、再生音圧レベル５２が決定される１２０のと同じ方法で、更新された再生音圧レベル５２を決定する１２０’ために使用される更新された再生音量１５’が受信される。補償フィルタ３２０の生成１３０と同様に、更新された補償フィルタ３２０が生成１３０’される。更新された補償フィルタ３２０は、本開示の以前のセクションで開示されたようにオーディオストリームに適用され、オーディオストリーム３３をフィルタリング４０するために使用され、補償されたオーディオストリーム２７をオーディオスピーカ２１に提供する１５０。
【0079】
方法１００は、好ましくは、オーディオスピーカアレンジメント２０によって実行されるが、実施形態では、電子デバイス１０によって単独にまたは部分的に実行され得る。
【0080】
図１３に図示されているように、方法１００は、コンピュータプログラム製品６００がデバイス、例えばコントローラ、コンピュータ、ＤＳＰなどによって実行されるときに、デバイスが本明細書に開示されているように方法１００を実行するように、コンピュータプログラム製品６００として実装され得る。
【0081】
コンピュータプログラム製品６００の一実施形態では、それがコントローラ２００によって実行されると、外部インターフェース３０を介してオーディオストリーム３３およびオーディオストリーム３３に関連する再生音量１５を受信するように、コントローラ２００にトランシーバモジュール２２を制御させように構成される。コンピュータプログラム製品６００はさらに、制御モジュール２４を制御して、再生音量１５と、メモリ７００から取得された事前に保存された音響伝達データ５０とに基づいて、オーディオスピーカアレンジメント２０の再生音圧レベル５２を決定し、再生音量１５をオーディオスピーカ２１の再生音圧レベル５２と関連付けるように構成される。さらに、コンピュータプログラム製品６００は、制御モジュール２４を制御して、決定された再生音圧レベル５２に関連付けられた、メモリ７００から取得された振幅補償データ３３０に基づいて補償フィルタ３２０を生成し、ＤＳＰモジュール２６を制御して、補償フィルタ３２０を用いてオーディオストリーム３３をフィルタリングし、補償されたオーディオストリーム２７を生成するように構成される。コンピュータプログラム製品６００はさらに、Ｄ／Ａモジュール２８を制御して、補償されたオーディオストリーム２７をオーディオスピーカ２１に提供するように構成される。
【0082】
図１４には、オーディオスピーカアレンジメント２０のブロック図が示されている。オーディオスピーカアレンジメント２０は、オーディオスピーカ２１と、少なくとも１つのコントローラ２００と、１つ以上のメモリ７００とを含む。メモリ７００は、コントローラ２００に構成されていてよいし、コントローラ２００の外部に構成されていてもよい。コントローラ２００は、トランシーバモジュール２２、制御モジュール２４、ＤＳＰモジュール２６および／またはＤ／Ａモジュール２８の一部または全部を含んでいてよい。これらのモジュール２２、２４、２６、２８は、ソフトウェアモジュールとして実装されてよいし、コントローラ２００に内蔵された半導体デバイスとして実装されてよいし、両者の組み合わせとして実装されてもよい。これらは、オーディオスピーカアレンジメント２０の独立したコンポーネントとして実装されてもよい。メモリ７００は、典型的には、コントローラ７００がオーディオストリーム３３を補償するための方法１００を実行するように構成することができるようなソフトウェア命令とともに、事前に保存された音響伝達データ５０および振幅補償データ３３０を含むであろう。
【0083】
オーディオスピーカアレンジメント２０に対する一実施形態は、少なくとも１つのオーディオスピーカ２１と、少なくとも１つのコントローラ２００と、少なくとも１つのメモリ７００とを備えている。前記少なくとも１つのコントローラ２００は、トランシーバモジュール２２を制御して、外部インターフェース３０を介してオーディオストリーム３３およびオーディオストリーム３３に関連する再生音量１５を受信するように構成可能である。コントローラ２００はさらに、制御モジュール２４を制御して、再生音量１５をオーディオスピーカ２１の再生音圧レベル５２と関連付けるように、再生音量１５と、前記少なくとも１つのメモリ７００から取得された事前に保存された音響伝達データ５０とに基づいて、オーディオスピーカアレンジメント２０の再生音圧レベル５２を決定するように構成される。コントローラ２００はさらに、制御モジュール２４を制御して、決定された再生音圧レベル５２に関連付けられた、前記少なくとも１つのメモリ７００から取得された振幅補償データ３３０に基づいて、補償フィルタ３２０を生成するように構成される。コントローラ２００はさらに、ＤＳＰモジュール２６を制御して、補償フィルタ３２０を用いてオーディオストリーム３３をフィルタリングし、補償されたオーディオストリーム２７を生成するように構成される。コントローラ２００はまた、Ｄ／Ａモジュール２８を制御して、補償されたオーディオストリーム２７をオーディオスピーカ２１に提供するように構成される。
【0084】
図１５ａおよび図１５ｂを参照して、振幅補償データ３３０および聴覚プロファイル３４０に関するいくつかのさらなる詳細を提示する。これらの詳細は、振幅補償データ３３０および聴覚プロファイル３４０の特定の実施形態であり、先に提示されたすべての関連する実施形態に適用可能であるが、当業者は、これらが本開示の範囲を限定するものではないことを理解する。
【0085】
図１５ａには、異なるフォンに対する振幅補償データ３３０のグラフが提示されている。振幅補償データ３３０は、連続線として提示されているが、好ましくは、いくつかの異なる周波数における離散的な振幅補償値３３５として記述されている。図１５ａの例では、実線である６０フォンのレベルがベースラインである。これは、６０フォンに相当する再生音圧レベル５２、すなわち１ｋＨｚにおける６０ｄＢ ＳＰＬが、図８ｂを参照して説明したように、すべての周波数において０ｄＢの振幅補償データ３３０を受けることを意味する。図１５ａの２０、４０、８０、１００フォンのラインは、それぞれのフォンと６０フォンのラインとの差として示されている。この例では、フォンは１ｋＨｚで測定されており、振幅補償データ３３０は結果的にこの周波数の全てのフォンに対して０ｄＢとなっている。オーディオストリーム３３が６０フォンに相当する再生音圧レベル５２で楽しまれていると仮定し、ユーザ４０が再生音量１５を再生音圧レベル５２の２０ｄＢ増加に相当するレベルまで増加させることを決定したとする。このとき、オーディオストリーム３３の利得は２０ｄＢ増加することになるが、これに加えて、図１５ａの短破線である８０フォンラインの周波数依存振幅補償データ３３０が２０ｄＢの利得に加算されることになる。その結果、低周波では３０ｄＢ程度、１ｋＨｚでは２０ｄＢ程度、４ｋＨｚでは１９ｄＢ程度、高周波では２５ｄＢ程度の利得が得られることになる。
【0086】
先に紹介したように、音量依存の補償に加えて、聴覚プロファイル３４０をオーディオストリーム３３に適用してもよい。聴覚プロファイル３４０の一例は、図１５ｂに描かれており、十字で表される右耳と四角で表される左耳の聴力の閾値が、いくつかの異なる周波数について別々に示されている。再生音圧レベル５２の２０ｄＢの変化に関連して上述した補償に聴覚補償を加えると、左耳では低周波で約３５ｄＢ、１ｋＨｚで約２５ｄＢ、４ｋＨｚで約３４ｄＢ、高周波で約４５ｄＢの利得が得られる。右耳の場合は、低周波で約４０ｄＢ、１ｋＨｚで約３５ｄＢ、４ｋＨｚで約３９ｄＢ、高周波で約４０ｄＢとなる。
【0087】
本開示において発明者らが解決した問題点は、再生音量１５から再生音圧レベル５２へのマッピング、再生音圧レベル５２の変化、補償の変化が実質的に瞬時に行われることである。
【図1a】
【図1b】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12a】
【図12b】
【図13】
【図14】
【図15a】
【図15b】
【国際調査報告】