JP7576582B2

JP7576582B2 - 離散指向性情報の表現、符号化、および復号化のための方法、装置、およびシステム

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Publication number: JP7576582B2
Application number: JP2021578040A
Authority: JP
Inventors: テレンティブ，レオン; ファーシュ，クリストフ; フィッシャー，ダニエル
Original assignee: ドルビー・インターナショナル・アーベー
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2024-10-31
Anticipated expiration: 2040-06-30
Also published as: JP2025183213A; BR112021026522A2; AU2020299973B2; US20240223984A1; CN114127843B; JP7728426B2; IL289261B1; IL289261B2; CA3145444A1; TWI878316B; UA129298C2; TW202117705A; MX2025001819A; MX2024015046A; EP3994689A1; IL289261A; JP2025023937A; US12369007B2; TW202542892A; CN114127843A

Description

関連出願への相互参照
本願は、以下の優先権出願：２０１９年７月２日に出願された米国仮出願第６２／８６９，６２２号（参照番号：Ｄ１９０３８ＵＳＰ１）および２０１９年７月２日に出願された欧州出願第１９１８３８６２．２号（参照番号：Ｄ１９０３８ＥＰ）に基づく優先権を主張するものであり、両出願の開示内容を全て本願に援用する。

本開示は、少なくとも１つの音源についての離散指向性（ｄｉｓｃｒｅｔｅｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ）情報（指向性データ）を含むオーディオコンテンツを処理および符号化するための方法および装置を提供することに関する。特に、本開示は、離散指向性情報の表現、符号化、および復号化に関する。

現実世界の音源は、自然または人工（例えば、スピーカ、楽器、声、機械装置）のどちらについても、非等方的に音を放射する。音源の複雑な放射パターン（または、「指向性」）の特徴付けを行うことは、特にビデオゲームおよび仮想／拡張現実アプリケーションなどのインタラクティブな環境下において、適切なレンダリングを行うために極めて重要であり得る。これらの環境において、ユーザは、一般に、方向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）オーディオオブジェクトの周囲を歩行し、したがって、生成された音に対するユーザの聴覚立体感（ａｕｄｉｔｏｒｙｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ）を変化させることによって、方向性オーディオオブジェクトと相互作用することができる。ユーザはまた、仮想オブジェクトをつかみ、動的に回転させることができ得るが、やはり、対応する音源の放射パターンの異なる方向におけるレンダリングが必要となる。音源から聴取者への直接伝播効果のよりリアルなレンダリングに加えて、放射特性も、音源とその環境（例えば、ビデオゲームにおける仮想環境）とのより高次の音響結合において大きな役割を果たすことになるので、反響音に影響を与える。その結果、知覚される距離などの他の空間的な手がかりに影響を与えることになる。

音源の放射パターンまたはそのパラメトリック表現は、メタデータとして、６自由度（６ＤｏＦ）オーディオレンダラに送信される必要がある。放射パターンは、例えば、球調和分解または離散ベクトルデータによって表すことができる。

しかし、従来の離散指向性表現を直接に適用することは、６ＤｏＦレンダリングに対して最適未満であることが分かっている。

したがって、方向性音源の離散指向性データ（指向性情報）の改善された表現および／または改善された符号化方式のための方法および装置が求められている。

本開示の一局面は、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを処理する方法に関する。方法は、符号化の場合には、エンコーダにおいて行われ得る。あるいは、方法は、レンダリングの前に、デコーダにおいて行われ得る。音源は、例えば、方向性音源であり得る、かつ／または、オーディオオブジェクトに関係し得る。指向性情報は、離散指向性情報であり得る。さらに、指向性情報は、オーディオオブジェクトについてのメタデータの一部であり得る。指向性情報は、第１のセットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み得る。第１の指向性単位ベクトルは、３Ｄ球体の表面上に非一様に分散され得る。単位ベクトルとは、単位長さのベクトルを意味する。方法は、所望の表現正確さ（ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙ）（向き表現正確さ）に基づいて、３Ｄ球体の表面に配置するための単位ベクトルの個数を、カウント数として、決定する工程を含み得る。決定する工程はまた、３Ｄ球体の表面上に配置するための、生成されるべき単位ベクトルの個数を、所望の表現正確さに基づいて決定することに関係すると言え得る。決定された単位ベクトルの個数は、単位ベクトルからなる１セットのカーディナリティ（ｃａｒｄｉｎａｌｉｔｙ）として定義され得る。所望の表現正確さは、例えば、所望の角度正確さまたは所望の方向正確さであり得る。さらに、所望の表現正確さは、所望の角度分解能（例えば、度単位）に対応し得る。方法は、決定された個数の単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズム（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を使用することによって第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成する工程をさらに含み得る。所定の配置アルゴリズムは、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムであり得る。所定の配置アルゴリズムは、配置／生成されるべき単位ベクトルの個数に応じてスケール変化し得る（すなわち、個数は、所定の配置アルゴリズムの制御パラメータであり得る）。方法は、第２の指向性単位ベクトルについて、１グループの第１の指向性単位ベクトルのうちの、それぞれの第２の指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第１の指向性単位ベクトルの第１の指向性ゲインに基づいて、関連する第２の指向性ゲインを決定する工程をさらに含み得る。第１の指向性単位ベクトルのグループは、第１のセットの第１の指向性単位ベクトルにおける、適切なサブグループまたは適切なサブセットであり得る。

上記のような構成において、本提案による方法は、オブジェクト・ツー・聴取者向き変化（ｏｂｊｅｃｔ－ｔｏ－ｌｉｓｔｅｎｅｒｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ）に対して「一様な応答」を提供するために、補間の必要なく、デコーダにおいてレンダリングすることを可能にする離散指向性情報の表現（すなわち、決定された個数および第２の指向性ゲイン）を提供する。さらに、知覚関連指向性単位ベクトルは、表現内には格納されないが、デコーダにおいて計算できるため、離散指向性情報の表現は、低ビットレートで符号化できる。最後に、本提案による方法は、レンダリング時の計算複雑性を低減できる。

いくつかの実施形態において、単位ベクトルの個数は、単位ベクトルが、所定の配置アルゴリズムによって３Ｄ球体の表面上に分散された際に、第１のセットの第１の指向性単位ベクトルによって示される方向を最大で所望の表現正確さで近似するように、決定されてもよい。

いくつかの実施形態において、単位ベクトルの個数は、単位ベクトルが所定の配置アルゴリズムによって３Ｄ球体の表面上に分散された際に、第１のセットにおける第１の指向性単位ベクトルのそれぞれについて、単位ベクトルのうちの、それぞれの第１の指向性単位ベクトルに対する方向差が所望の表現正確さよりも小さい少なくとも１つの単位ベクトルが存在するように、決定されてもよい。方向差は、例えば、角距離であり得る。方向差は、適切な方向差基準（ｎｏｒｍ）に関して定義され得る。

いくつかの実施形態において、単位ベクトルの個数を決定する工程は、表現正確さと、所定の配置アルゴリズムによって３Ｄ球体の表面上に分散され、第１のセットの第１の指向性単位ベクトルによって示される方向を最大でそれぞれの表現正確さで近似する、対応の単位ベクトルの個数との予め確立された関数的関係を使用する工程を含んでもよい。

いくつかの実施形態において、関連する第２の指向性ゲインを所与の第２の指向性単位ベクトルについて決定する工程は、第２の指向性ゲインを、所与の第２の指向性単位ベクトルに最も近い（本開示の趣旨において、近さは、適切な距離基準によって定義される）第１の指向性単位ベクトルに関連する第１の指向性ゲインに設定する工程を含んでもよい。あるいは、この決定は、例えば、ステレオ投射または三角測量を含み得る。

いくつかの実施形態において、所定の配置アルゴリズムは、３Ｄ球体上の第１の点から、第１の点に対向する、３Ｄ球体上の第２の点に延びるらせん状経路を３Ｄ球体の表面上に重ね合わせ、単位ベクトルをらせん状経路に沿って連続して配置する工程を含んでもよい。ここで、単位ベクトルの個数に基づいて、らせん状経路の間隔、および／または、らせん状経路に沿って隣り合うそれぞれ２つの単位ベクトル間のオフセットが決定され得る。

いくつかの実施形態において、単位ベクトルの個数を決定する工程は、単位ベクトルの個数を所定の個数のうちの１つにマッピングする（丸める）工程をさらに含んでもよい。所定の個数は、ビットストリームパラメータによって送信できる。例えば、ビットストリームパラメータは、ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ＿ｐｒｅｃｉｓｉｏｎパラメータなどの２ビットパラメータであり得る。符号化の場合、方法は、決定された個数をビットストリームパラメータの値に符号化する工程を含み得る。

いくつかの実施形態において、所望の表現正確さは、人である聴取者（例えば、人である基準聴取者）の知覚指向性感度閾値のモデルに基づいて決定されてもよい。

いくつかの実施形態において、第２のセットの第２の指向性単位ベクトルのカーディナリティは、第１のセットの第１の指向性単位ベクトルのカーディナリティよりも小さくてもよい。これは、所望の表現正確さが第１のセットの第１の指向性単位ベクトルによって提供される表現正確さよりも小さいことを含意し得る。

いくつかの実施形態において、第１および第２の指向性単位ベクトルは、球座標系またはデカルト座標系において表されてもよい。例えば、第１の指向性単位ベクトルは、方位－仰角平面内に一様に分散され得る。これは、３Ｄ球体の表面上の非一様（球）分散を含意する。第２の指向性単位ベクトルは、３Ｄ球体の表面上に（準）一様に分散されるような様態で、方位－仰角平面内に非一様に分散され得る。

いくつかの実施形態において、第１のセットの第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインによって表される指向性情報は、ＳＯＦＡ（ＳｐａｔｉａｌｌｙＯｒｉｅｎｔｅｄＦｏｒｍａｔｆｏｒＡｃｏｕｓｔｉｃｓ）フォーマットで格納されてもよい。ＳＯＦＡフォーマットは、ＡｕｄｉｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙによって規格さされたフォーマット（例えば、ＡＥＳ６９－２０１５を参照）を含む。付加として、または、代替として、第２のセットの第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第２の指向性ゲインによって表される指向性情報がＳＯＦＡフォーマットで格納されてもよい。

いくつかの実施形態において、方法は、オーディオコンテンツを符号化する方法であってもよく、決定された単位ベクトルの個数を第２の指向性ゲインとともにビットストリーム内に符号化する工程をさらに含んでもよい。方法は、ビットストリームを出力する工程をさらに含んでもよい。これは、本提案による方法の少なくとも一部がエンコーダ側で行われることを仮定する。

本開示の別の局面は、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する方法に関する。指向性情報は、３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に分散された単位ベクトルの個数を示す個数（例えば、カウント数）と、各そのような単位ベクトルについて、関連する指向性ゲインとを含み得る。単位ベクトルは、所定の配置アルゴリズムによって、３Ｄ球体の表面上に分散されると仮定され得る。ここで、所定の配置アルゴリズムは、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムであり得る。方法は、オーディオコンテンツを含むビットストリームを受信する工程を含み得る。方法は、個数および指向性ゲインをビットストリームから抽出する工程をさらに含み得る。方法は、上記個数の単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって１セットの指向性指向性単位ベクトルを決定（例えば、生成）する工程をさらに含み得る。この意味において、単位ベクトルの個数は、所定の配置アルゴリズムの制御パラメータとして機能し得る。方法は、各指向性単位ベクトルをその指向性ゲインに関連づける工程をさらに含み得る。この局面は、本提案による方法がエンコーダ側とデコーダ側との間で分散されることを仮定する。

いくつかの実施形態において、方法は、音源から聴取者位置の方向を指す所与のターゲット指向性単位ベクトルについて、１グループの指向性単位ベクトルのうちの、ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の指向性単位ベクトルの関連する指向性ゲインに基づいて、ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインを決定する工程をさらに含んでもよい。指向性単位ベクトルのグループは、指向性単位ベクトルのセットの適切なサブグループまたは適切なサブセットであり得る。

いくつかの実施形態において、ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインを決定する工程は、ターゲット指向性ゲインを、ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い指向性単位ベクトルに関連する指向性ゲインに設定する工程を含んでもよい。

本開示の別の局面は、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する方法に関する。指向性情報は、第１セットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み得る。方法は、オーディオコンテンツを含むビットストリームを受信する工程を含み得る。方法は、ビットストリームから、第１のセットの指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを抽出する工程をさらに含み得る。方法は、３Ｄ球体の表面上に配置するための単位ベクトルの個数を、カウント数として、所望の表現正確さに基づいて決定する工程をさらに含み得る。方法は、決定された個数の単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成する工程をさらに含み得る。ここで、所定の配置アルゴリズムは、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムであり得る。方法は、第２の指向性単位ベクトルについて、１グループの第１の指向性単位ベクトルのうちの、それぞれの第２の指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第１の指向性単位ベクトルの第１の指向性ゲインに基づいて、関連する第２の指向性ゲインを決定する工程をさらに含み得る。方法は、音源から聴取者位置の方向を指す所与のターゲット指向性単位ベクトルについて、１グループの第２の指向性単位ベクトルのうちの、ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第２の指向性単位ベクトルの関連する第２の指向性ゲインに基づいて、ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインを決定する工程をさらに含み得る。第２の指向性単位ベクトルのグループは、第２のセットの第２の指向性単位ベクトルにおける適切なサブグループまたは適切なサブセットであり得る。この局面は、本提案による方法のすべてがデコーダ側において行われることを仮定する。

いくつかの実施形態において、ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインを決定する工程は、ターゲット指向性ゲインを、ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い第２の指向性単位ベクトルに関連する第２の指向性ゲインに設定する工程を含んでもよい。

いくつかの実施形態において、方法は、ビットストリームから、第２のセットの指向性単位ベクトルが生成されるべきかどうかの指示を抽出する工程をさらに含んでもよい。この指示は、１ビットのフラグ、例えば、ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ＿ｔｙｐｅパラメータであり得る。方法は、指示が第２のセットの指向性単位ベクトルが生成されるべきであることを示す場合、単位ベクトルの個数を決定し、第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成する工程をさらに含んでもよい。そうでなければ、単位ベクトルの個数および（第２の）指向性ゲインは、ビットストリームから抽出され得る。

本開示の別の局面は、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを処理するための装置に関する。指向性情報は、第１セットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み得る。装置は、上記第１の局面およびその実施形態のいずれかの方法の工程を行うように構成されたプロセッサを含み得る。

本開示の別の局面は、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する装置である。指向性情報は、３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に分散された単位ベクトルの個数（例えば、カウント数）を示す個数と、各そのような単位ベクトルについて、関連する指向性ゲインとを含み得る。単位ベクトルは、所定の配置アルゴリズムによって、３Ｄ球体の表面上に分散されると仮定され得る。ここで、所定の配置アルゴリズムは、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムであり得る。装置は、上記第２の局面およびその実施形態のいずれかの方法の工程を行うように構成されたプロセッサを含み得る。

本開示の別の局面は、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する装置に関する。指向性情報は、第１セットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み得る。装置は、上記第３の局面およびその実施形態のいずれかの方法の工程を行うように構成されたプロセッサを含み得る。

本開示の別の局面は、プロセッサによって実行された際に、プロセッサに上記第１～３の局面およびその実施形態のいずれかのうちのいずれか１つの方法を行わせる命令を含むコンピュータプログラムに関する。

本開示の別の局面は、先行する局面のコンピュータプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能媒体に関する。

本開示の別の局面は、プロセッサに対する命令を格納するメモリに接続されたプロセッサを含むオーディオデコーダに関する。プロセッサは、上記の局面または実施形態のそれぞれ１つに係る方法を行うように構成され得る。

本開示の別の局面は、プロセッサに対する命令を格納するメモリに接続されたプロセッサを含むオーディオエンコーダに関する。プロセッサは、上記の局面または実施形態のそれぞれ１つに係る方法を行うように構成され得る。

本開示のさらに局面は、対応するコンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能記憶媒体に関する。

方法工程および装置特徴が様々に相互に交換可能であることが理解される。特に、開示された方法の詳細は、その方法の工程の一部または全部を実行するように構成された装置として実装でき、その逆もしかりであることが当業者に理解される。特に、方法に関して言及されたそれぞれの文言は、対応する装置に同様に適用されること、またその逆もしかりであることが理解される。

以下に、本開示の実施形態の例を添付の図面を参照して説明する。図面において、同様または類似の要素は、同様の参照番号で示す。

図１Ａは、離散指向性単位ベクトルおよび関連する指向性ゲインを含む指向性情報の表現の例を模式的に例示する図である。図１Ｂは、離散指向性単位ベクトルおよび関連する指向性ゲインを含む指向性情報の表現の例を模式的に例示する図である。図１Ｃは、離散指向性単位ベクトルおよび関連する指向性ゲインを含む指向性情報の表現の例を模式的に例示する図である。図２は、指向性単位ベクトルおよびそれに関連する指向性ゲインの例を模式的に例示する図である。図３は、所望の表現正確さに従う３Ｄ球体の表面上の指向性単位ベクトルの配置の例を模式的に例示する図である。図４は、所望の表現正確さに従う３Ｄ球体の表面上の指向性単位ベクトルの配置の別の例を模式的に例示する図である。図５は、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に配置するための所与の配置アルゴリズムを仮定する場合の、単位ベクトルの個数と、得られる表現正確さとの関係を模式的に例示するグラフである。図６は、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に配置するための所与の配置アルゴリズムを仮定する場合の、単位ベクトルの個数と、得られる表現正確さとのモデル化された関係を模式的に例示するグラフである。図７Ａは、本開示の実施形態に係る、離散指向性単位ベクトルおよび関連する指向性ゲインを含む指向性情報の表現の例を模式的に例示する図である。図７Ｂは、本開示の実施形態に係る、離散指向性単位ベクトルおよび関連する指向性ゲインを含む指向性情報の表現の例を模式的に例示する図である。図７Ｃは、本開示の実施形態に係る、離散指向性単位ベクトルおよび関連する指向性ゲインを含む指向性情報の表現の例を模式的に例示する図である。図８Ａは、異なる表現正確さについての離散指向性情報の従来の表現を模式的に例示する図である。図８Ｂは、本開示の実施形態に係る、異なる表現正確さについての離散指向性情報の表現を模式的に例示する図である。図９は、本開示の実施形態に係る、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを処理または符号化する方法を、フローチャートの形態で模式的に例示する図である。図１０は、本開示の実施形態に係る、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する方法の例を、フローチャートの形態で模式的に例示する図である。図１１は、本開示の実施形態に係る、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する方法の別の例を、フローチャートの形態で模式的に例示する図である。図１２は、本開示の実施形態に係る、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを処理または符号化するための装置を模式的に例示する図である。図１３は、本開示の実施形態に係る、少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化するための装置を模式的に例示する図である。

上記のように、本開示において、同一または同様の要素は、同一または同様の参照番号によって示され、簡潔となるように繰り返しとなる説明は省略する。

音源についての指向性データ（指向性情報）を含むオーディオフォーマットは、オーディオコンテンツの６ＤｏＦレンダリングのために使用できる。これらのオーディオフォーマットのうちのいくつかにおいて、指向性データは、方向（例えば、方位、仰角）および大きさ（例えば、ゲイン）からなる１セットの離散ベクトルとして格納される（例えば、ＳＯＦＡフォーマットで）離散指向性データである。しかし、上記のように、６ＤｏＦレンダリングのためにそのような従来の離散指向性表現を直接に適用することは、最適未満であることが分かっている。特に、従来の離散指向性表現について、ベクトル方向は、典型的には、３Ｄ空間において著しく非等距離間隔的であるため、レンダリング（例えば、６ＤｏＦレンダリング）の際に、ベクトル方向間の補間が必要となる。さらに、指向性データは、冗長性および無関係性を含むので、表現を符号化するためのビットストリームサイズが大きくなる。

音源の離散指向性情報の従来の表現の一例を図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃにおいて模式的に例示する。従来の表現は、複数の離散指向性単位ベクトル１０および関連する指向性ゲイン１５を含む。図１Ａは、３Ｄ球体の表面に配置された指向性単位ベクトル１０の３Ｄ図を図示する。本例において、これらの指向性単位ベクトル１０は、方位－仰角平面内に一様に（すなわち、等距離に）配置されるので、３Ｄ球体の表面上において、一様でない球状配置となる。このことは、図１Ｂにおいて見て取れる。図１Ｂは、指向性単位ベクトル１０が配置された３Ｄ球体を上から見た図を図示する。最後に、図１Ｃは、指向性単位ベクトル１０についての指向性ゲイン１５を図示し、これにより、音源の放射パターン（または、「指向性」）を示す。

方向は、デコーダ側（例えば、算出式、表、または他の予め演算されたルックアップ情報）において計算できるので、離散指向性情報の表現を向上できるが、そのような従来の表現は、心理音響学的観点からは不必要に微細な方向サンプリングを含み得る。

本開示は、１セットＭ個の離散音響源指向性ゲイン
を含む音源（音響源）についての離散指向性情報の初期（例えば、従来）表現を仮定する。データ
は、非一様に分散した指向性単位ベクトル
上で定義される。ここで、各指向性単位ベクトル
は、自身に関連する指向性ゲイン
を有する。指向性単位ベクトルは、単位長さの指向性ベクトルである。指向性単位ベクトル
、２１０、および、それに関連する指向性ゲイン
を図２に模式的に例示する。そこにおいて、指向性単位ベクトル
は、単位球体である３Ｄ球体の表面２３０上に配置される。１セットの指向性単位ベクトル
は、本開示の趣旨において、第１のセットの第１の指向性単位ベクトルと称され得る。指向性ゲイン
は、第１の指向性ベクトルのそれぞれに関連する第１の指向性ゲインと称され得る。

上記のように、指向性単位ベクトル
の非一様な分散は、オブジェクト・ツー・聴取者向き変化において「一様な応答」を達成するために、デコーダ側での指向性ゲイン
の補間を必要とする。

この問題に対処するために、本開示は、等価な（例えば、主観的に区別できない（ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅｌｙｎｏｎ－ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈａｂｌｅ））６ＤｏＦオーディオレンダリング出力を生成するやり方で元のデータ
を近似する最適化された指向性表現
を提供することを目的とする。ここで、指向性単位ベクトル
および／または指向性単位ベクトル
は、例えば、球座標系またはデカルト座標系において表され得る。

最適化された表現
は、指向性ベクトル
の準一様分散上で定義される。これにより、ビットストリームサイズＢｓは、より小さくなる。すなわち、
であり、かつ／または、演算上効率の良い復号化処理を可能にする。本開示の趣旨において、準一様とは、最大で所与の（例えば、所望の）表現正確さである一様を意味する。

そうするために、本開示は、オブジェクト・ツー・聴取者向きが一様な確率分散に対して任意であり、オブジェクト・ツー・聴取者向き表現正確さ（すなわち、所望の表現正確さ）が既知であり、例えば、人である聴取者（例えば、人である基準聴取者）の主観的指向性感度閾値に基づいて定義されると仮定する。

本開示は、少なくとも以下の技術的利点を提供する。第１の技術的利点は、３Ｄ空間（方位－仰角平面内ではない）における一様な指向性表現を利用する指向性情報のパラメータ化による利点に関する。第２の技術的利点は、指向性知覚に寄与しない（すなわち、向き表現正確さより低い）元のデータ
に含まれる指向性情報の棄却から来る利点である。

一様な指向性表現は、簡単ではない。なぜなら、３Ｄ空間における
個の方向の一様分散問題（例えば、３Ｄ単位球体の表面上でＮ個の点を等距離に間隔づけること）は、一般に、Ｎ＞４の任意の数の場合、正確に解くことは不可能であり、かつ、３Ｄ単位球体上において（準）等距離に分散する点を生成する数値近似法は、非常に複雑であることが多い（例えば、反復的であり、確率論的であり、計算量が多い）からである。

元のデータ
において無関係性および冗長性を低減することも簡単ではない。なぜなら、それは、心理音響学的な考慮に基づいた向き表現正確さの定義に大きく関係するからである。

少なくともこれらの技術的利点に基づいて、本開示は、デコーダ側での指向性ゲインの補間を回避し、６ＤｏＦレンダリングされた出力から得られる心理音響学的な指向性知覚を劣化させることなくビットレートを著しく低減することを可能にする一様な指向性表現の効率的な近似方法を提案する。

図９に、本開示の実施形態に係る、少なくとも１つの音源（例えば、オーディオオブジェクト）についての（離散的な）指向性情報を含むオーディオコンテンツを処理（または、符号化）する方法９００の一例をフローチャートの形態で例示する。指向性情報は、上記において定義した指向性情報Ｇに関係すると仮定する。すなわち、第１のセットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含むとする。指向性情報Ｇは、音源（例えば、オーディオオブジェクト）についてのメタデータの一部として、オーディオコンテンツに含まれ得る。

初期工程（フローチャートに図示せず）として、方法９００は、オーディオコンテンツを取得し得る。第１のセットの第１の指向性ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインによって表される指向性情報は、ＳＯＦＡフォーマットで格納され得る。

工程Ｓ９１０において、３Ｄ球体の表面上の配置のための単位ベクトルの個数Ｎは、所望の表現正確さＤに基づいて、カウント数として決定（例えば、計算）される。これは、（準）等距離に分散した方向または（指向性）単位ベクトル（例えば、所与の向き表現正確さＤに基づく）の個数Ｎの決定（例えば、計算に基づく）に関係し得る。ここで、準等距離に分散されるとは、最大で表現正確さＤで等距離に分散されることを意味すると理解される。表現正確さＤは、例えば、角度正確さまたは方向正確さに対応し得る。この意味において、表現正確さは、角度分解能に対応し得る。いくつかの実装例において、所望の表現正確さは、人である聴取者（例えば、人である基準聴取者）の知覚指向性閾値のモデルに基づいて決定され得る。

特に、この工程の出力は、１つの整数、すなわち、指向性単位ベクトルの個数Ｎである。実際の指向性単位ベクトル生成は、後述の工程Ｓ９２０において行われる。言い換えると、工程Ｓ９１０は、生成されるべき１セットの指向性単位ベクトルのカーディナリティを決定する。単位ベクトルの個数Ｎは、Ｎ個の単位ベクトルを、例えば、所定の配置アルゴリズムによって、３Ｄ（単位）球体の表面上で（準）等距離に分散させた場合に、
個の単位ベクトルが、最大で所望の表現正確さＤで、第１のセットの第１の指向性ベクトルによって示される方向を近似するように、決定され得る。したがって、所定の配置アルゴリズムは、３Ｄ球体の表面上において単位ベクトルを近似的に一様に球分散させる（例えば、最大で表現正確さで）ためのアルゴリズムであり得る。そのような配置アルゴリズムの例は、後述する。換言すると、単位ベクトルの個数Ｎは、単位ベクトルが３Ｄ球体の表面上に所定の配置アルゴリズムによって分散された場合に、第１のセットにおける第１の指向性単位ベクトルのそれぞれについて、単位ベクトルのうちのうちの、それぞれの第１の指向性単位ベクトルに対する方向差が所望の表現正確さＤよりも小さい少なくとも１つの単位ベクトルが存在するように、決定され得る。個数Ｎは、所定の配置アルゴリズムのためのスケーラ（すなわち、制御パラメータ）として機能し得る。すなわち、所定の配置アルゴリズムは、３Ｄ球体の表面上において任意個数の単位ベクトルを配置することに適し得る。

上記において、方向差は、例えば、角距離（例えば、角度）であり得る。方向差は、適切な方向差基準（ｎｏｒｍ）（例えば、関与する指向性単位ベクトルのスカラー積に応じた方向差基準）に関して定義され得る。

工程Ｓ９２０において、決定された個数Ｎの単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって、第２のセットの第２の指向性単位ベクトルが生成される。上記のように、所定の配置アルゴリズムは、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上において近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムである。第２の指向性単位ベクトルは、上記において定義した指向性単位ベクトル
に対応し得る。したがって、この工程は、スケーラＮによって制御される所定の配置アルゴリズムを使用して、指向性ベクトル
を決定（例えば、計算に基づく）することに関係し得る。好ましくは、第２のセットの第２の指向性単位ベクトルのカーディナリティは、第１のセットの第１の指向性単位ベクトルのカーディナリティよりも小さい。これは、所望の表現正確さＤが第１のセットの第１の指向性単位ベクトルによって与えられる表現正確さよりも小さいことを仮定する。

工程Ｓ９３０において、第２の指向性単位ベクトルについて、第１の指向性ゲインに基づいて、関連する第２の指向性ゲインが決定（例えば、計算）される。例えば、この決定は、第２の指向性単位ベクトルについて、１グループの第１の指向性単位ベクトルのうちの、当該第２の指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第１の指向性単位ベクトルの第１の指向性ゲインに基づき得る。例えば、この決定は、ステレオ投射または三角測量を含み得る。特に簡単な実装例において、所与の第２の指向性単位ベクトルについての第２の指向性ゲインは、当該所与の第２の指向性ベクトルに最も近い（すなわち、当該所与の第２の指向性ベクトルへの方向距離が最も短い）第１の指向性単位ベクトルに関連する第１の指向性ゲインに設定される。一般に、この工程は、
上で定義された元のデータＧの
上で定義された指向性近似
を見つけることに関係し得る。第２のセットの第２の指向性ベクトルおよび関連する第２の指向性ゲインによって表される指向性情報は、ＳＯＦＡフォーマットで存在し得る（例えば、格納され得る）。

方法９００が符号化方法である場合、方法９００は、後述の工程Ｓ９４０およびＳ９５０をさらに包含する。この場合、方法９００は、エンコーダにおいて行われ得る。

工程Ｓ９４０において、決定された単位ベクトルの個数Ｎが第２の指向性ゲインとともにビットストリーム内に符号化される。これは、データ
および個数Ｎを含むビットストリームを符号化することに関係し得る。第２のセットの第２の指向性ベクトルおよび関連する第２の指向性ゲインによって表される指向性情報は、ＳＯＦＡフォーマットで存在し得る（例えば、格納され得る）。

工程Ｓ９５０において、ビットストリームは、出力される。例えば、ビットストリームは、デコーダに送信されるために、または、適切な記憶媒体に格納されるために出力され得る。

図１０に、本開示の実施形態に係る、少なくとも１つの音源（例えば、オーディオオブジェクト）についての（離散的な）指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する方法１０００の例をフローチャートの形態で例示する。方法１０００は、デコーダにおいて行われ得る。オーディオコンテンツは、例えば、後述の方法９００の工程Ｓ９１０～Ｓ９５０によって、ビットストリーム内に符号化され得る。したがって、指向性情報は、３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に分散された単位ベクトルの個数を示す個数Ｎ、および、各そのような単位ベクトルについての関連する指向性ゲイン（の表現）を含み得る。関連する指向性ゲインは、上記において定義した第２の指向性ゲイン（データ
)）であり得る。単位ベクトルは、所定の配置アルゴリズム（例えば、オーディオコンテンツを処理／符号化するために使用されたものと同じ所定の配置アルゴリズム）によって、３Ｄ球体の表面上に分散されると仮定され得る。ここで、所定の配置アルゴリズムは、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムである。

工程Ｓ１０１０において、オーディオコンテンツを含むビットストリームが受信される。

工程Ｓ１０２０において、ビットストリームから個数Ｎおよび指向性ゲインが抽出される（例えば、デマルチプレクサによって）。この工程は、データ
および個数Ｎを含むビットストリームを復号化して、データ
および個数Ｎを取得することに関係し得る。

工程Ｓ１０３０において、Ｎ個の単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって１セットの指向性単位ベクトルが決定される（例えば、生成される）。この工程は、上記工程Ｓ９２０と同じ様態で進行し得る。この工程において決定された各指向性単位ベクトルは、工程Ｓ１０２０においてビットストリームから抽出された指向性ゲインのうちの、自身に関連する指向性ゲインを有する。オーディオコンテンツの処理／符号化およびオーディオコンテンツの復号化において同じ所定の配置アルゴリズムが使用されると仮定すると、工程Ｓ１０３０において生成される指向性単位ベクトルは、工程Ｓ９２０において生成される第２の指向性単位ベクトルと同じ順序で決定される。このとき、工程Ｓ９４０において第２の指向性ゲインをビットストリーム内に順序付けられたセットとして符号化することによって、工程Ｓ１０３０において、指向性ゲインを、生成された指向性単位ベクトルのうちのそれぞれの指向性単位ベクトルに曖昧性なく割り当てることが可能になる。

工程Ｓ１０４０において、音源から聴取者の位置の方向を指す所与のターゲット指向性単位ベクトルについて、指向性単位ベクトルの関連する指向性ゲインに基づいて、当該ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインが決定（例えば、計算）される。例えば、ターゲット指向性ゲインは、１グループの指向性単位ベクトルうちの、ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の指向性単位ベクトルの関連する指向性ゲインに基づいて決定（例えば、計算）され得る。

例えば、この決定は、ステレオ投射または三角測量を含み得る。特に簡単な実装例において、ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインは、ターゲット指向性ベクトルに最も近い指向性単位ベクトル（すなわち、ターゲット指向性ベクトルへの方向距離が最も短い指向性単位ベクトル）に関連するに指向性ゲインに設定される。一般に、この工程は、オーディオ指向性モデリングに対して
上で定義された
を使用することに関係し得る。

あるいは、上記に概要を記載した工程は、エンコーダ側とデコーダ側との間で異なるように分散できる。例えば、エンコーダが上記に列挙した方法９００の動作を行うことができない状況の場合（例えば、提案された近似の正確さ（表現正確さ）をデコーダ側だけで定義できる場合）、必要な工程は、デコーダ側だけで行うことができる。このとき、ビットストリームサイズがより小さくなるわけではないが、レンダリングのためのデコーダ側において計算複雑性を節約するという利点を依然として有する。

図１１に、本開示の実施形態に係る、少なくとも１つの音源（例えば、オーディオオブジェクト）についての（離散的な）指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する方法１１００の対応する例をフローチャートの形態で例示する。指向性情報は、上記において定義した指向性情報Ｇに関係すると仮定する。すなわち、第１のセットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含むとする。この意味において、方法１０００とは反対に、方法１１００は、指向性情報が本開示に係る方法によってまだ最適化されていないオーディオコンテンツを入力として受け取る。指向性情報Ｇは、オーディオコンテンツ内に、音源（例えば、オーディオオブジェクト）についてのメタデータの一部として含まれ得る。

工程Ｓ１１１０において、オーディオコンテンツを含むビットストリームが受信される。あるいは、オーディオコンテンツは、用途の場合に応じて、任意の他の可能な手段によって得られ得る。

工程Ｓ１１２０において、ビットストリームから第１のセットの指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインが抽出される（または、用途の場合に応じて、任意の他の可能な手段によって得られる）。一例において、指向性ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインは、ビットストリームから多重分離（ｄｅ－ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）され得る。

工程Ｓ１１３０において、３Ｄ球体の表面上での配置のためのベクトルの個数が所望の表現正確さに基づいてカウント数として決定される。この工程は、上記工程Ｓ９１０と同じ様態で進行し得る。

工程Ｓ１１４０において、決定された個数の単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって第２のセットの第２の指向性単位ベクトルが生成される。所定の配置アルゴリズムは、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムである。この工程は、上記工程Ｓ９２０と同じ様態で進行し得る。

工程Ｓ１１５０において、第２の指向性単位ベクトルについて、第１の指向性ゲインに基づいて、関連する第２の指向性ゲインが決定される。例えば、関連する第２の指向性ゲインは、第２の指向性単位ベクトルについて、１グループの第１の指向性単位ベクトのうちの、それぞれの第２の指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の指向性単位ベクトの第１の指向性ゲインに基づいて決定され得る。したがって、この工程は、上記工程Ｓ９３０と同じ様態で進行し得る。

工程Ｓ１１６０において、音源から聴取者の位置の方向を指す所与のターゲット指向性単位ベクトルについて、第２の指向性ゲインに基づいて、当該ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインが決定される。例えば、ターゲット指向性ゲインは、ターゲット指向性単位ベクトルについて、１グループの第２の指向性単位ベクトルのうちで、ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第２の指向性単位ベクトルの関連する第２の指向性ゲインに基づいて決定され得る。この工程は、上記工程Ｓ１０４０と同じ様態で進行し得る。

特に簡単な実装例において、ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインは、ターゲット指向性ベクトルに最も近い（すなわち、ターゲット指向性ベクトルへの方向距離が最も短い）第２の指向性単位ベクトルに関連する第２の指向性ゲインに設定される。

工程がエンコーダ側およびデコーダ側において行われるという柔軟性があり得るので、デコーダがどの工程を行うべきか（または、換言すると、指向性データがどのフォーマットを有しているか）をデコーダに送信することがさらに示唆される。これは、例えば、下記の表１に示す指向性表現送信のためのビットストリームシンタックスを使用して、１ビットの情報を用いて容易に行うことが可能である。指向性表現送信のための可能なビットストリーム変数定義を下記の表２に示す。

上記に従い、本開示の実施形態に係る、オーディオコンテンツを復号化する方法は、ビットストリームから、第２のセットの指向性単位ベクトルが生成されるべきかどうかの指示を抽出する工程を包含し得る。さらに、方法は、指示が第２のセットの指向性単位ベクトルが生成されるべきであることを示す場合（のみ）、単位ベクトルの個数を決定し、第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成する工程を包含し得る。この指示は、１ビットのフラグ、例えば、上記に定義したｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ＿ｔｙｐｅパラメータであり得る。

本開示に係る方法を使用して、オブジェクト・ツー・聴取者向き変化に対して「一様な応答」を提供するために、６ＤｏＦレンダリング時に補間の必要がない離散指向性データの表現を生成できる。さらに、知覚的に関係する指向性単位ベクトル
が格納されず、計算されるので、表現の送信において低ビットレートを達成できる。

本開示に係る方法によって達成できる音源の離散指向性データの表現の例を図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃに模式的に例示する。この表現は、図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃに模式的に例示した表現と比較されるべきである。図７Ａは、３Ｄ球体の表面上に配置された（第２の）指向性単位ベクトル
、２０、の３Ｄ図を図示する。これらの指向性単位ベクトル２０は、３Ｄ球体の表面上に空間的に一様に分散される。これは、方位－仰角平面内の非一様な分散を含意する。このことは、図７Ｂにおいて見て取れる。図７Ｂは指向性単位ベクトル２０が配置された３Ｄ球体を上から見た図である。最後に、図７Ｃは、（第２の）指向性単位ベクトル２０についての（第２の）指向性ゲイン２５を図示する。これにより、音源の放射パターン（または、「指向性」）の指示が与えられる。このパターンの包絡線は、図１Ｃに図示するパターンの包絡線と実質的に同一であり、同じ量の関連心理音響学情報を含む。

図８Ａおよび図８Ｂは、異なる
個の指向性単位ベクトル（および対応する向き表現正確さＤ）について、音源の離散指向性データの従来の表現と、本開示の実施形態に係る表現とを比較するさらなる例を図示する。図８Ａ（上側）は、従来の表現
を例示する。図８Ｂ（下側）は、本開示の実施形態に係る表現
を例示する。最も左のパネルは、
かつ
の場合に関係する。左から２番目のパネルは、
かつ
の場合に関係する。左から３番目のパネルは、
かつ
の場合に関係する。最も右のパネルは、
および
の場合に関係する。

本開示の実施形態に係る方法の上記方法工程の具体的な実装例を次に記載する。

これらの具体的な実装例について、
個の離散音響源指向性測定値（推定値）Ｇの元のセットが以下の放射パターンフォーマットによって与えられると仮定する。
ここで、
は、音響源に対する離散仰角
および方位角
であり、Ｍは、角度対
、
の総数である。上記のように、Ｍ個の離散音響源指向性測定値の元のセットは、第１のセットの第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインに対応し得る。

上記仮定を用いると、方法９００の工程Ｓ９２０（または、方法１１００の工程Ｓ１１４０）は、以下のように進行し得る。

３Ｄ空間における一様な指向性分散（すなわち、３Ｄ単位球体上の位置）を近似するＮ個の指向性ベクトル
を計算（すなわち、生成）するために、任意の適切な数値近似方法（配置アルゴリズム）が使用され得る（例えば、Ｄ．Ｐ．Ｈａｒｄｉｎａ，Ｔ．Ｍｉｃｈａｅｌｓａｂ，Ｅ．Ｂ．Ｓａｆｆ“ＡＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＰｏｐｕｌａｒＰｏｉｎｔＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｏｎＳ^２”（２０１６）ＤｏｌｏｍｉｔｅｓＲｅｓｅａｒｃｈＮｏｔｅｓｏｎＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ：Ｖｏｌｕｍｅ９，Ｐａｇｅｓ１６－４９を参照のこと）。しかし、本開示は、限定を意図しないが、Ｋｏｇａｎ，Ｊｏｎａｔｈａｎ“ＡＮｅｗＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｌｙＥｆｆｉｃｉｅｎｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＳｐａｃｉｎｇｎＰｏｉｎｔｓｏｎａＳｐｈｅｒｅ”（２０１７）Ｒｏｓｅ－ＨｕｌｍａｎＵｎｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓＪｏｕｒｎａｌ：Ｖｏｌｕｍｅ１８，Ｉｓｓｕｅ２，Ａｒｔｉｃｌｅ５に基づくある特定の近似方法（配置アルゴリズム）を考慮することを提案する。これを選択する理由は、その方法の計算複雑性が低いこと、その方法が単一の制御パラメータ
に依存すること、かつ、その制御パラメータＮに制限がないこと（
において）を含む。

以下の式（例えば、エンコーダおよびデコーダにおいて解かれる）は、
を定義し、ビットストリームにおいて
の明示的な格納を回避する。
ここで、座標
は、以下のように定義される各パラメータ
について計算される:
ここで、ｓｔａｒｔおよびｓｔｅｐパラメータは、以下のように得られる。

より一般的には、所定の配置アルゴリズムは、らせん状経路（ｓｐｉｒａｌｉｎｇｐａｔｈ）を３Ｄ球体の表面上に重ね合わせることを含み得る。らせん状経路は、球体上の第１の点（例えば、一方の極）から、第１の点に対向する、球体上の第２の点（例えば、他方の極）に延びる。次いで、所定の配置アルゴリズムは、単位ベクトルをらせん状経路に沿って連続して配置し得る。らせん状経路の間隔、および、らせん状経路に沿ってそれぞれ２つの隣り合う単位ベクトル間のオフセット（例えば、段差）は、単位ベクトルの個数Ｎに基づいて決定され得る。

ＭａｔＬａｂ関数の以下の例を使用して、指向性ベクトル
を生成できる。

ＭａｔＬａｂスクリプトの以下の例を使用して、デカルト座標系においてベクトル
を表すことができる。

上記仮定を用いると、方法９００の工程Ｓ９１０（または、方法１１００の工程Ｓ１１３０）は、以下のように進行し得る。

指向性ベクトル
を計算するために、以下に定義される向き表現正確さ値Ｄに基づいて、制御パラメータ
を規定する必要がある。

平易に言えば、任意の（∀）方向
に対して、対応する方向
（例えば、工程Ｓ９２０の方法よって定義される）が
から向き表現正確さＤ以下の値だけ異なるような少なくとも１つの（記号：上下左右が転倒したＦ）インデックス
が存在する。

これを図３に模式的に例示する。図３において、指向性単位ベクトル
、２０、のうちの最も近い指向性単位ベクトルからの最大距離３１０は、所望の表現正確さＤよりも短い。これは、３Ｄ球体の表面がそれぞれの指向性単位ベクトル
の周囲で複数のセルに細分割され、各セルがそのセルの指向性単位ベクトル
に、いずれの他の指向性単位ベクトル
よりも近いすべての方向を含むと仮定する場合、最も近い指向性単位ベクトル
に対するセル境界上のいずれの方向の方向差も所望の表現正確さＤより大きくないことを確実にすることによって実現できる。

したがって、表現正確さ（向き表現正確さ）値Ｄは、図４に模式的に例示する最悪の場合を表す。音放射パターンＧは、１つの方向
に対してゼロでない値を有し、他のすべての方向に対してゼロ：
であるように定義される。この場合、向き表現正確さＤ（例えば、度単位で表される）を有する指向性放射パターン
は、半径Ｄ、４１０、を有する円錐４２０を表す。

いくつかの実装例において、単位ベクトルの個数Ｎを決定する工程は、表現正確さＤと、対応する単位ベクトルの個数Ｎとの予め確立された関数的関係を使用する工程を含み得る。当該単位ベクトルは、所定の配置アルゴリズムによって３Ｄ球体の表面上に分散され、第１のセットの第１の指向性単位ベクトル（例えば、
）によって示される方向をそれぞれ最大で表現正確さＤで近似する。

例えば、そのような関数的関係は、例えば、図３を参照して例示したやり方で異なる個数Ｎの指向性単位ベクトルを表面に分散させ、その結果の表現正確さを決定することを繰り返す、ブルートフォース（ｂｒｕｔｅｆｏｒｃｅ）法によって得ることができる。式（２）～式（４）を参照して上記に記載した配置アルゴリズムについて、図５（円形マーカ５１０）のグラフにおいて例示した
および
の関係が得られる。この関係は、線形関数を使用して近似できる（図５における連続線５２０）。

したがって、本例において、単位球体上に準等距離に分散された点Ｎの、所望の指向性表現正確さＤを達成するための必要最小個数Ｎは、以下の関数的関係Ｎ＝Ｎ（Ｄ）によって計算できる。
ここで、ＩＮＴＥＧＥＲは、近傍の整数への適切なマッピング手順を示す。

この方法は、Ｎ＜～２０００の場合の効率範囲を有し、得られる向き表現正確さＤは、主観的指向性感度閾値
に対応する。図６は、この関係６１０を対数－対数スケールで例示する。このグラフにおける破線の長方形は、Ｎ＜～２０００の場合の効率範囲を例示する。また、単位ベクトルの個数Ｎと表現正確さＤとのモデル化された関係を、選択された値について、下記の表３に例示する。

方法９００の工程Ｓ９３０（または、方法１１００の工程Ｓ１１５０）は、以下のように進行し得る。

上で定義された元のデータＧ（例えば、第１のセットの第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲイン）の
上で定義された指向性データ近似
（例えば、関連する第２の指向性ゲイン）を得るために、任意の近似（例えば、ステレオ投射）方法を使用できる。この演算をエンコーダ側（例えば、方法９００の工程Ｓ９３０）において行う場合、計算複雑性に大きな役割はない。

他方、指向性データ近似
（例えば、第２の指向性ゲイン）を決定するための特に簡単な手順は、各指向性単位ベクトル
（例えば、第２の指向性単位ベクトル）について、それぞれの指向性単位ベクトル
に対して方向差が最も小さい指向性単位ベクトル
（例えば、第１の指向性単位ベクトル）の指向性ゲイン
（
）（例えば、第１の指向性ゲイン）を選ぶことである。指向性単位ベクトル
の「最も近傍のもの」を選ぶことは、下記にしたがって進行し得る。

ビットストリーム符号化（例えば、方法９００の工程Ｓ９４０において）およびビットストリーム復号化（例えば、方法１０００の工程Ｓ１０２０において）は、以下の考慮にしたがって進行し得る。

生成されたビットストリームは、指向性ベクトル
生成処理（例えば、方法１０００の工程Ｓ１０３０において）および対応するセットの指向性ゲイン
を制御するために、符号化スカラー値Ｎを含む必要がある。

指向性データ
を搬送するために、２つの可能なモードがある。

１つの可能なモード（第１のモード）は、指向性ゲイン
の完全なセットを符号化することである。この場合、ビットストリームは、例えば、ビットストリーム内における順序に従って、対応する方向
に割り当てられたＮ個のゲイン値
の完全な配列を含むことになる。

別の可能なモード（第２のモード）は、部分的なサブセットをビットストリーム、
、
、
に符号化することである。この場合、ビットストリームは、例えば、ビットストリーム内での明示的なインデックス
送信（すなわち、サブセットにおけるインデックス
の送信）によって示された対応の方向
に割り当てられた１配列Ｎ_{ｓｕｂｓｅｔ}個のゲイン値
を含むだけとなる。

両方の可能なモードに対するビットストリームサイズＢｓは、以下のように推定できる。第１のモードについて、ビットストリームサイズＢｓは、以下のように推定され得る。

第２のモードについて、ビットストリームサイズＢｓは、以下のように推定され得る。
ここで、演算子[ｘ]は、値ｘを符号化するのに必要なメモリ量を表す。

についてより良いビットストリーム符号化効率を達成するために、いくつかの実装例において、数値近似方法（例えば、カーブフィッティング）を使用できる。本開示の１つの特別な利点は、１Ｄ近似方法を適用することが可能なことである（データＧが１Ｄらせん状経路s_i上に定義され、かつ、一様に分散されるからである）。この場合の、方位－仰角平面
内に一様に分散された指向性単位ベクトルを使用した離散指向性情報の従来表現は、２Ｄ近似方法を適用すること、および、境界条件を考慮することが必要となるであろう。

についてより良いビットストリーム符号化効率を達成するために、いくつかの実装例において、単位ベクトルの個数Ｎを決定する工程は、例えば、１セットの所定の個数のうちの最も近い個数に丸めることによって、単位ベクトルの個数Ｎを１セットの所定の数のうちの１つにマッピングする工程を含み得る。次いで、所定の個数は、ビットストリームパラメータ（例えば、ビットストリームパラメータｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ＿ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）によって、デコーダに送信できる。この場合、ビットストリームパラメータの値と所定の個数のうちの対応する個数との間の関係についてエンコーダ側とデコーダ側との間で取り決め（ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）があり得る。この取り決めは、例えば、エンコーダ側およびデコーダ側において同一のルックアップテーブルを格納することによって確立され得る。

換言すると、より良いビットストリーム符号化効率を達成するために、
について、最適なバイナリ表現（例えば、
＝２ビット）および正確さＤが得られる、予め選択された設定を使用することが推奨され得る。

指向性サイズ送信のためのビットストリームシンタックスの例を下記の表５に示す。

指向性サイズ送信のための可能なビットストリーム変数定義の例を下記の表６に示す。

６ＤｏＦレンダリングにおける方法のオーディオ指向性モデリング（例えば、方法１０００の工程Ｓ１０４０または方法１１００の工程Ｓ１１６０において）は、以下のように進行し得る。

各所与のオブジェクト・ツー・聴取者相対方向Ｐ（ターゲット指向性ベクトル）について、最も近い方向ベクトル
に対応するインデックス
を以下のように決定する。

次いで、音源を聴取者位置にレンダリングするために、対応する指向性ゲイン
がこのオブジェクト信号に適用される。

なお、音源の放射パターンは、表記や説明の便宜のために、広帯域であり、一定であり、かつＳ^２空間のすべてを範囲に含むと仮定してきた。しかし、本開示は、同様に、スペクトル周波数依存放射パターンに適用可能である（例えば、上記本提案による方法を帯域単位で行うことによって）。さらに、本開示は、同様に、時間依存放射パターン、および、任意のサブセットの方向を含む放射パターンに適用可能である。

さらになお、本開示において記載の概念や方式は、周波数および時間が変化する様態で規定され得るか、空間または時間領域において直接に適用され得るか、グローバルにももしくはオブジェクトに依存する様態でも定義され得るか、オーディオレンダラにハードコード化され得るか、または、対応する入力インタフェースを介して規定され得る。

本明細書に記載される方法およびシステムは、ソフトウェア、ファームウェアおよび／またはハードウェアとして実装され得る。ある種のコンポーネントは、デジタル信号プロセッサまたはマイクロプロセッサ上で動作するソフトウェアとして実装されてもよい。他のコンポーネントは、ハードウェアとして、および／または、特定用途向け集積回路として実装されてもよい。上述の方法およびシステムに現れる信号は、ランダムアクセスメモリまたは光記憶媒体などの媒体に格納されてもよい。それらは、無線ネットワーク、衛星ネットワーク、ワイヤレスネットワークまたは有線ネットワーク、例えば、インターネットなどのネットワークを介して転送されてもよい。本明細書に記載される方法およびシステムを利用する典型的なデバイスは、オーディオ信号を格納および／またはレンダリングするために使用される携帯型電子デバイスまたは他の民生用装置である。

図１２は、本開示の実施形態に係る、オーディオコンテンツを符号化するための装置１２００（例えば、エンコーダ）の例を模式的に例示する。装置１２００は、インタフェースシステム１２１０と、制御システム１２２０とを備え得る。インタフェースシステム１２１０は、１つ以上のネットワークインタフェース、制御システムとメモリシステムとの間の１つ以上のインタフェース、制御システムと別のデバイスとの間の１つ以上のインタフェース、および／または、１つ以上の外部デバイスインタフェースを含み得る。制御システム１２２０は、汎用シングルもしくはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブルロジックデバイス、離散ゲートもしくはトランジスタロジック、または離散ハードウエアコンポーネントのうちの少なくとも１つを含み得る。したがって、いくつかの実装例において、制御システム１２２０は、１つ以上のプロセッサと、当該１つ以上のプロセッサに動作可能に接続された１つ以上の非一時的な記憶媒体とを含み得る。

いくつかのそのような例によると、制御システム１２２０は、インタフェースシステム１２０を介して、処理／符号化されるべきオーディオコンテンツを受信するように構成され得る。制御システム１２２０は、所望の表現正確さに基づいて、３Ｄ球体の表面に配置するための単位ベクトルの個数をカウント数として決定すること（例えば、上記工程Ｓ９１０におけるように）、決定された個数の単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成すること（ここで、所定の配置アルゴリズムは、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムである）（例えば、上記工程Ｓ９２０におけるように）、第２の指向性単位ベクトルについて、１グループの第１の指向性単位ベクトルのうちの、それぞれの第２の指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第１の指向性単位ベクトルの第１の指向性ゲインに基づいて、関連する第２の指向性ゲインを決定すること（例えば、上記工程Ｓ９３０におけるように）、および、決定された個数を第２の指向性ゲインとともにビットストリーム内に符号化すること（例えば、上記工程Ｓ９４０におけるように）を行うようにさらに構成され得る。制御システム１２２０は、インタフェースシステムを介して、ビットストリームを出力するように（例えば、上記工程Ｓ９５０におけるように）さらに構成され得る。

図１３は、本開示の実施形態に係るオーディオコンテンツを復号化するための装置１３００（例えば、デコーダ）の例を模式的に例示する。装置１３００は、インタフェースシステム１３１０と、制御システム１３２０とを備え得る。インタフェースシステム１３１０は、１つ以上のネットワークインタフェース、制御システムとメモリシステムとの間の１つ以上のインタフェース、制御システムと別のデバイスとの間の１つ以上のインタフェース、および／または、１つ以上の外部デバイスインタフェースを含み得る。制御システム１３２０は、汎用シングルもしくはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブルロジックデバイス、離散ゲートもしくはトランジスタロジック、または離散ハードウエアコンポーネントのうちの少なくとも１つを含み得る。したがって、いくつかの実装例において、制御システム１３２０は、１つ以上のプロセッサと、当該１つ以上のプロセッサに動作可能に接続された１つ以上の非一時的な記憶媒体とを含み得る。

いくつかのそのような例によると、制御システム１３２０は、インタフェースシステム１３１０を介して、オーディオコンテンツを含むビットストリームを受信するように構成され得る。制御システム１３２０は、個数および指向性ゲインをビットストリームから抽出すること（例えば、上記工程Ｓ１０１０におけるように）、当該個数の単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって１セットの指向性単位ベクトルを生成すること（例えば、上記工程Ｓ１０２０におけるように）、および、音源から聴取者位置の方向を指す所与のターゲット指向性単位ベクトルについて、１グループの指向性単位ベクトルのうちの、ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の指向性単位ベクトルの関連する指向性ゲインに基づいて、ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインを決定すること（例えば、上記工程Ｓ１０３０におけるように）を行うようにさらに構成され得る。

また、いくつかのそのような例によると、制御システム１３２０は、インタフェースシステム１３１０を介して、オーディオコンテンツを含むビットストリームを受信するように（例えば、上記工程Ｓ１１１におけるように）構成され得る。制御システム１３２０は、第１のセットの指向性ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインをビットストリームから抽出すること（例えば、上記工程Ｓ１１２０おけるように）、所望の表現正確さに基づいて、３Ｄ球体の表面に配置するための単位ベクトルの個数をカウント数として決定すること（例えば、上記工程Ｓ１１３０におけるように）、決定された個数の単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成すること（ここで、所定の配置アルゴリズムは、単位ベクトルを３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムである）（例えば、上記工程Ｓ１１４０におけるように）、第２の指向性単位ベクトルについて、１グループの第１の指向性単位ベクトルのうちの、それぞれの第２の指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第１の指向性単位ベクトルの第１の指向性ゲインに基づいて、関連する第２の指向性ゲインを決定すること（例えば、上記工程Ｓ１１５０におけるように）、および、音源から聴取者位置の方向を指す所与のターゲット指向性単位ベクトルについて、１グループの第２の指向性単位ベクトルのうちの、ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い第２の指向性単位ベクトルの関連する第２の指向性ゲインに基づいて、ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインを決定すること（例えば、上記工程Ｓ１１６０おけるように）を行うようにさらに構成され得る。

いくつかの例において、上記装置１２００および１３００のいずれかまたはそれぞれは、単一のデバイス内に実装され得る。しかし、いくつかの実装例において、装置は、１つより多いデバイス内に実装され得る。いくつかのそのような実装例において、制御システムの機能は、１つより多いデバイス内に含まれ得る。いくつかの例において、装置は、他のデバイスのコンポーネントであり得る。

特に断らない限り、以下の記載から明らかなように、本開示全体にわたり、「処理」、「演算」、「計算」、「決定」、「分析」などの用語を使用した記載は、電子量などの物理量として表されるデータを同様に物理量で表される他のデータに操作および／または変換する、コンピュータもしくはコンピューティングシステム、または、同様の電子コンピューティングデバイスの動作および／または処理を指すことが理解される。

同様に、用語「プロセッサ」は、例えば、レジスタおよび／またはメモリからの電子データを処理して、その電子データを別の電子データ（例えば、レジスタおよび／またはメモリに格納され得る）に変換する任意のデバイスまたはデバイスの一部を指し得る。「コンピュータ」または「コンピューティングマシン」または「コンピューティングプラットフォーム」は、１つまたは複数のプロセッサを含み得る。

本明細書に記載する方法論は、一例示の実施形態において、１つまたは複数のプロセッサによって実行された際に本明細書に記載する方法の少なくとも１つを実行する命令セットを含むコンピュータ可読（マシン可読）コードを受け入れる１つまたは複数のプロセッサによって実行可能である。実行されるべき動作を指定する命令セット（シーケンシャルまたはその他）を実行できる任意のプロセッサが含まれる。したがって、一例は、１つまたは複数のプロセッサを含む典型的な処理システムである。各プロセッサは、ＣＰＵ、グラフィックス処理ユニット、およびプログラマブルＤＳＰユニットのうちの１つ以上を含み得る。処理システムは、メインＲＡＭおよび／またはスタティックＲＡＭおよび／またはＲＯＭを含むメモリサブシステムをさらに含み得る。コンポーネント間の通信のために、バスサブシステムが含まれ得る。処理システムはさらに、ネットワークによって接続されたプロセッサを有する分散処理システムであり得る。処理システムがディスプレイを必要とする場合、そのようなディスプレイは、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）またはブラウン管ディスプレイ（ＣＲＴ）などであり得る。手動データ入力が必要な場合、処理システムはまた、キーボードなどの英数字入力ユニット、マウスなどのポインティング制御デバイス、などのうちの１つ以上などの入力デバイスを含む。処理システムはまた、ディスクドライブユニットなどの格納システムを含み得る。いくつかの構成例において、処理システムは、サウンド出力デバイスと、ネットワークインタフェースデバイスとを含み得る。したがって、メモリサブシステムは、１つまたは複数のプロセッサによって実行された際に、本明細書に記載する方法のうちの１つ以上を実行させる命令セットを含むコンピュータ可読コード（例えば、ソフトウェア）を保持するコンピュータ読み取り可能キャリア媒体を含む。本方法がいくつかの要素、例えばいくつかの工程を含む場合、特に断らない限り、そのような要素の順序付けが一切含意されていないことに留意されたい。ソフトウェアはハードディスク内に存在してもよく、あるいは、コンピュータシステムによる実行中に、ＲＡＭ内および／またはプロセッサ内に、完全にまたは少なくとも部分的に、存在してもよい。したがって、メモリおよびプロセッサはまた、コンピュータ可読コードを保持するコンピュータ読み取り可能キャリア媒体を構成する。さらに、コンピュータ読み取り可能キャリア媒体は、コンピュータプログラム製品を形成してもよく、または、コンピュータプログラム製品に含まれてもよい。

代替の例示の実施形態では、１つまたは複数のプロセッサは、独立型（ｓｔａｎｄａｌｏｎｅ）デバイスとして動作するか、または、ネットワーク化された展開において、他のプロセッサに接続（例えば、ネットワークを介して接続）されてもよく、１つまたは複数のプロセッサは、サーバ－ユーザネットワーク環境におけるサーバまたはユーザマシンの能力を有して、または、ピアツーピアまたは分散ネットワーク環境におけるピアマシンとして動作してもよい。１つまたは複数のプロセッサは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、情報携帯端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、ネットワークルータ、スイッチもしくはブリッジ、またはそのマシンによって実行されるべき動作を指定する１セットの命令（シーケンシャルまたはその他）を実行できる任意のマシンを形成してもよい。

また、用語「機械（ｍａｃｈｉｎｅ）」は、本明細書に記載される方法論のいずれか１つ以上を実行するための命令セット（または複数のセット）を個別にまたは合わせて実行する機械の任意の集合を含むと解釈されることに留意されたい。

したがって、本明細書で説明される方法のそれぞれの１つの例示の実施形態は、１つまたは複数のプロセッサ、例えば、ウェブサーバ構成の一部である１つまたは複数のプロセッサ上で実行するための命令セット、例えば、コンピュータプログラムを保持するコンピュータ読み取り可能キャリア媒体の形態である。したがって、当業者によって理解されるように、本開示の例示の実施形態は、方法、専用装置などの装置、データ処理システムなどの装置、または、コンピュータ読み取り可能キャリア媒体、例えば、コンピュータプログラム製品として実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能キャリア媒体は、１つまたは複数のプロセッサ上で実行された際に、プロセッサに方法を実装させる命令セットを含むコンピュータ可読コードを保持する。したがって、本開示の態様は、方法、完全にハードウェアの例示の実施形態、完全にソフトウェアの例示の実施形態、または、ソフトウェアおよびハードウェアの局面を組み合わせた例示の実施形態の形態をとり得る。さらに、本開示は、媒体内に実現されたコンピュータ可読プログラムコードを保持するキャリア媒体（例えば、コンピュータ読み取り可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品）の形態をとり得る。

ソフトウェアは、さらに、ネットワークインタフェースデバイスを介して、ネットワークを通じて送受信されてもよい。キャリア媒体は例示の実施形態では単一の媒体であるが、用語「キャリア媒体」は、１つまたは複数の命令セットを格納する単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中型または分散型データベース、ならびに／または、関連のキャッシュおよびサーバ）を含むものと解釈されるべきである。用語「キャリア媒体」はまた、１つまたは複数のプロセッサによって実行される命令セットを格納、符号化、または保持することができ、１つまたは複数のプロセッサに本開示の方法論のうちの任意の１つ以上を実行させる任意の媒体を含むと解釈されるべきである。キャリア媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含むが、これらに限定されず、多くの形態をとり得る。不揮発性媒体には、例えば、光ディスク、磁気ディスク、および光磁気ディスクが含まれる。揮発性媒体には、メインメモリなどのダイナミックメモリが含まれる。伝送媒体には、バスサブシステムを備えるワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線、および光ファイバが含まれる。伝送媒体はまた、電波および赤外線データ通信中に生成されるような音波または光波の形態をとり得る。したがって、例えば、用語「キャリア媒体」は、ソリッドステートメモリ、光媒体および磁気媒体において実現されるコンピュータ製品、少なくとも１つのプロセッサまたは１つ以上のプロセッサによって検出可能であり、実行されたときに方法を実装する命令セットを表す伝搬信号を担持する媒体、および１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つのプロセッサによって検出可能であり、命令セットを表す伝搬信号を担持するネットワーク内の伝送媒体を含むが、これらに限定されない、と解釈されるべきである。

記載の方法の工程は、ストレージに格納された命令（例えば、コンピュータ可読コード）を実行する処理（例えば、コンピュータ）システムの適切なプロセッサ（または、複数のプロセッサ）によって、一例示の実施形態において、実行されることが理解される。また、本開示がいずれの特定の実装またはプログラミング手法にも限定されず、かつ、本開示が本明細書で説明される機能を実装するための任意の適切な手法を使用して実装され得ることが理解される。本開示は、いずれの特定のプログラミング言語またはオペレーティングシステムにも限定されない。

本開示全体を通して、「一例示の実施形態」、「いくつかの例示の実施形態」または「例示の実施形態」と言及することは、例示の実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造または性質が本開示の少なくとも１つの例示の実施形態に含まれることを意味する。したがって、本開示全体を通して、様々な箇所における「一例示の実施形態において」、「いくつかの例示の実施形態において」または「例示の実施形態において」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ例示の実施形態を言及するわけではない。さらに、特定の特徴、構造または性質は、１つ以上の例示の実施形態において、本開示から当業者に明らかであるように、任意の適切な様態で組み合わせられ得る。

本明細書で使用されているように、特に断らない限り、共通のオブジェクトを記述するための序数形容詞「第１」、「第２」、「第３」などの使用は、同様のオブジェクトの異なる例が参照されていることを示すにすぎず、そのように記述されたオブジェクトが、時間的、空間的、順位、または任意の他の様態で、所与の並びにされなければならないことを含意することを意図しない。

以下の特許請求の範囲および本明細書において、用語「備える」または「包含する」はいずれも、その用語が係る要素／特徴を少なくとも含むが、他を除外しないことを意味するオープンな（ｏｐｅｎ）用語である。したがって、用語「備える」または「包含する」は、特許請求の範囲で使用される場合、それが係って列挙される手段または要素または工程を限定すると解釈されるべきではない。例えば、ＡとＢとを備えるデバイスという表現の範囲は、要素ＡおよびＢのみからなるデバイスに限定されるべきではない。本明細書で使用されているように、用語「含む」または「含まれる」はいずれもまた、その用語が係る要素／特徴を少なくとも含むことを意味するが、他を除外しないオープンな用語である。したがって、「含む」は、「備える」と同義であり、それを意味する。

本開示の例示の実施形態の上記の説明では、本開示を簡素化し、様々な発明の局面のうちの１つ以上の理解を助けるために、本開示の様々な特徴が単一の例示の実施形態、図、またはそれらの説明においてひとまとめにされることがあることを理解されたい。しかし、この開示方法は、特許請求の範囲が各請求項に明示的に記載されているよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映させるように、本発明の局面は、前述の開示された単一の例示の実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴が存在する。したがって、本明細書に続く特許請求の範囲は、本明細書に明確に組み込まれ、各請求項はそれ自体だけで本開示の別個の例示の実施形態として存在する。

さらに、本明細書に記載されるいくつかの例示の実施形態は、他の例示の実施形態に含まれる特徴のうちのいくつかを含み、その他を含まないが、異なる例示の実施形態の特徴の組合せが本開示の範囲内にあって、かつ、異なる例示の実施形態を形成することを意味することが当業者に理解される。例えば、以下の特許請求の範囲において、請求される実施形態はいずれも、任意の組み合わせで使用できる。

本明細書において提供される説明では、多くの具体的な詳細が記載されている。しかし、本開示の例示の実施形態は、これらの特定の詳細を用いずに実施され得ることが理解される。他の例では、この説明の理解を不明瞭にしないために、周知の方法、構造および技術の詳細は、省略されている。

したがって、開示の最良の形態であると考えられる事項を説明してきたが、開示の趣旨から逸脱することなく、他のおよびさらなる変更がそれらに対して行われ得ること、そして、すべてのそのような変形および変更が開示の範囲内にあると請求することが意図されることが当業者に認識される。例えば、上記に与えられた式はいずれも、使用され得る手順を代表するものにすぎない。ブロック図に機能が追加されてもよいし、ブロック図から機能が削除されてもよく、動作は、機能ブロック間で相互に交換されてもよい。工程は、本開示の範囲内で説明された方法に対して追加または削除されてもよい。

本発明の様々な態様は、以下に列挙する例示の実施形態（ｅｎｕｍｅｒａｔｅｄｅｘａｍｐｌｅｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ：ＥＥＥ）から理解され得る。
１．少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを処理する方法であって、前記指向性情報は、第１のセットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み、前記方法は、
３Ｄ球体の表面上に配置するための単位ベクトルの個数を、カウント数として、決定する工程であって、前記単位ベクトルの個数は、所望の表現正確さに関係する、工程と、
前記決定された個数の単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成する工程であって、前記所定の配置アルゴリズムは、前記単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムである、工程と、
前記第２の指向性単位ベクトルについて、１グループの第１の指向性単位ベクトルのうちの、それぞれの前記第２の指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第１の指向性単位ベクトルの第１の指向性ゲインに基づいて、関連する第２の指向性ゲインを決定する工程と、
を包含する、方法。
２．ＥＥＥ１に記載の方法であって、前記単位ベクトルの個数は、前記単位ベクトルが、前記所定の配置アルゴリズムによって前記３Ｄ球体の前記表面上に分散された際に、前記第１のセットの第１の指向性単位ベクトルによって示される前記方向を最大で前記所望の表現正確さで近似するように、決定される、方法。
３．ＥＥＥ１または２に記載の方法であって、前記単位ベクトルの個数は、前記単位ベクトルが前記所定の配置アルゴリズムによって前記３Ｄ球体の前記表面上に分散された際に、前記第１のセットにおける前記第１の指向性単位ベクトルのそれぞれについて、前記単位ベクトルのうちの、それぞれの前記第１の指向性単位ベクトルに対する方向差が前記所望の表現正確さよりも小さい少なくとも１つの単位ベクトルが存在するように、決定される、方法。
４．先行するＥＥＥのいずれか１つに記載の方法であって、前記単位ベクトルの個数を決定する工程は、表現正確さと、前記所定の配置アルゴリズムによって前記３Ｄ球体の前記表面上に分散され、前記第１のセットの第１の指向性単位ベクトルによって示される前記方向を最大でそれぞれの前記表現正確さで近似する、対応の単位ベクトルの個数との予め確立された関数的関係を使用する工程を含む、方法。
５．先行するＥＥＥのいずれか１つに記載の方法であって、前記関連する第２の指向性ゲインを所与の第２の指向性単位ベクトルについて決定する工程は、
前記第２の指向性ゲインを、前記所与の第２の指向性単位ベクトルに最も近い前記第１の指向性単位ベクトルに関連する前記第１の指向性ゲインに設定する工程
を含む、方法。
６．先行するＥＥＥのいずれか１つに記載の方法であって、前記所定の配置アルゴリズムは、前記３Ｄ球体上の第１の点から、前記第１の点に対向する、前記３Ｄ球体上の第２の点に延びるらせん状経路を前記３Ｄ球体の前記表面上に重ね合わせ、前記単位ベクトルを前記らせん状経路に沿って連続して配置する工程を含み、
前記単位ベクトルの個数に基づいて、前記らせん状経路の間隔、および、前記らせん状経路に沿って隣り合うそれぞれ２つの単位ベクトル間のオフセットが決定される、
方法。
７．先行するＥＥＥのいずれか１つに記載の方法であって、前記単位ベクトルの個数を決定する工程は、前記単位ベクトルの個数を所定の個数のうちの１つにマッピングする工程であって、前記所定の個数は、ビットストリームパラメータによって送信できる、工程をさらに含む、方法。
８．先行するＥＥＥのいずれか１つに記載の方法であって、前記所望の表現正確さは、人である聴取者の知覚指向性感度閾値のモデルに基づいて決定される、方法。
９．先行するＥＥＥのいずれか１つに記載の方法であって、前記第２のセットの第２の指向性単位ベクトルのカーディナリティは、前記第１のセットの第１の指向性単位ベクトルのカーディナリティよりも小さい、方法。
１０．先行するＥＥＥのいずれか１つに記載の方法であって、前記第１および第２の指向性単位ベクトルは、球座標系またはデカルト座標系において表される、方法。
１１．先行するＥＥＥのいずれか１つに記載の方法であって、前記第１のセットの第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインによって表される前記指向性情報は、ＳＯＦＡフォーマットで格納され、かつ／または
前記第２のセットの第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第２の指向性ゲインによって表される前記指向性情報は、ＳＯＦＡフォーマットで格納される、
方法。
１２．先行するＥＥＥのいずれか１つに記載の方法であって、前記方法は、前記オーディオコンテンツを符号化する方法であって、
前記決定された単位ベクトルの個数を前記第２の指向性ゲインとともにビットストリーム内に符号化する工程と、
前記ビットストリームを出力する工程と、
をさらに包含する、方法。
１３．少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する方法であって、前記指向性情報は、３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に分散された単位ベクトルの個数を示す個数と、各そのような単位ベクトルについて、関連する指向性ゲインとを含み、前記単位ベクトルは、所定の配置アルゴリズムによって、前記３Ｄ球体の前記表面上に分散されると仮定され、前記所定の配置アルゴリズムは、前記単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムであり、前記方法は、
前記オーディオコンテンツを含むビットストリームを受信する工程と、
前記個数および前記指向性ゲインを前記ビットストリームから抽出する工程と、
前記個数の単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に分散させるために、前記所定の配置アルゴリズムを使用することによって１セットの指向性単位ベクトルを生成する工程と、
を包含する、方法。
１４．先行するＥＥＥに記載の方法であって、
前記音源から聴取者位置の方向を指す所与のターゲット指向性単位ベクトルについて、１グループの指向性単位ベクトルのうちの、前記ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の指向性単位ベクトルの関連する指向性ゲインに基づいて、前記ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインを決定する工程
をさらに包含する方法。
１５．先行するＥＥＥに記載の方法であって、前記ターゲット指向性単位ベクトルについての前記ターゲット指向性ゲインを決定する工程は、
前記ターゲット指向性ゲインを、前記ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い前記指向性単位ベクトルに関連する前記指向性ゲインに設定する工程
を包含する、方法。
１６．少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する方法であって、前記指向性情報は、第１セットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み、前記方法は、
前記オーディオコンテンツを含むビットストリームを受信する工程と、
前記第１のセットの指向性単位ベクトルおよび前記関連する第１の指向性ゲインを前記ビットストリームから抽出する工程と、
３Ｄ球体の表面上に配置するための単位ベクトルの個数を、カウント数として、決定する工程であって、前記単位ベクトルの個数は、所望の表現正確さに関係する、工程と、
前記決定された個数の単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成する工程であって、前記所定の配置アルゴリズムは、前記単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムである、工程と、
前記第２の指向性単位ベクトルについて、１グループの第１の指向性単位ベクトルのうちの、それぞれの前記第２の指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第１の指向性単位ベクトルの第１の指向性ゲインに基づいて、関連する第２の指向性ゲインを決定する工程と、
前記音源から聴取者位置の方向を指す所与のターゲット指向性単位ベクトルについて、１グループの第２の指向性単位ベクトルのうちの、前記ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第２の指向性単位ベクトルの関連する第２の指向性ゲインに基づいて、前記ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインを決定する工程と、
を包含する、方法。
１７．ＥＥＥ１６に記載の方法であって、前記ターゲット指向性単位ベクトルについての前記ターゲット指向性ゲインを決定する工程は、
前記ターゲット指向性ゲインを、前記ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い前記第２の指向性単位ベクトルに関連する前記第２の指向性ゲインに設定する工程
を包含する、方法。
１８．ＥＥＥ１６に記載の方法は、
前記第２のセットの指向性単位ベクトルが生成されるべきかどうかの指示を前記ビットストリームから抽出する工程と、
前記指示が前記第２のセットの指向性単位ベクトルが生成されるべきであることを示す場合、前記単位ベクトルの個数を決定し、前記第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成する工程と、
をさらに包含する、方法。
１９．少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを処理するための装置であって、前記指向性情報は、第１のセットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み、前記装置は、ＥＥＥ１～１２のいずれか１つに記載の方法の工程を行うように構成されたプロセッサを備える、
装置。
２０．少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化するための装置であって、前記指向性情報は、３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に分散された単位ベクトルの個数を示す個数と、各そのような単位ベクトルについて、関連する指向性ゲインとを含み、前記単位ベクトルは、所定の配置アルゴリズムによって、前記３Ｄ球体の前記表面上に分散されると仮定され、前記所定の配置アルゴリズムは、前記単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムであり、前記装置は、ＥＥＥ１３～１５のいずれか１つに記載の方法の工程を行うように構成されたプロセッサを備える、
装置。
２１．少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化するための装置であって、前記指向性情報は、第１セットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み、前記装置は、ＥＥＥ１６～１８のいずれか１つに記載の方法の工程を行うように構成されたプロセッサを備える、
装置。
２２．プロセッサによって実行された際に、前記プロセッサにＥＥＥ１～１８のいずれか１つに記載の方法を行わせる命令を含むコンピュータプログラム。
２３．ＥＥＥ２２に記載のコンピュータプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能媒体。

Claims

少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを処理する方法であって、前記指向性情報は、第１のセットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み、前記方法は、
３Ｄ球体の表面上に配置するための単位ベクトルの個数を、カウント数として、決定する工程であって、前記単位ベクトルの個数は、所望の表現正確さに関係する、工程と、
前記決定された個数の単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成する工程であって、前記所定の配置アルゴリズムは、前記単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムである、工程と、
前記第２の指向性単位ベクトルについて、１グループの第１の指向性単位ベクトルのうちの、それぞれの前記第２の指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第１の指向性単位ベクトルの第１の指向性ゲインに基づいて、関連する第２の指向性ゲインを決定する工程と、を包含する、方法。
前記単位ベクトルの個数は、前記単位ベクトルが、前記所定の配置アルゴリズムによって前記３Ｄ球体の前記表面上に分散された際に、前記第１のセットの第１の指向性単位ベクトルによって示される前記方向を最大で前記所望の表現正確さで近似するように、決定され、かつ／または、
前記単位ベクトルの個数は、前記単位ベクトルが前記所定の配置アルゴリズムによって前記３Ｄ球体の前記表面上に分散された際に、前記第１のセットにおける前記第１の指向性単位ベクトルのそれぞれについて、前記単位ベクトルのうちの、それぞれの前記第１の指向性単位ベクトルに対する方向差が前記所望の表現正確さよりも小さい少なくとも１つの単位ベクトルが存在するように、決定される、請求項１に記載の方法。
前記単位ベクトルの個数を決定する工程は、表現正確さと、前記所定の配置アルゴリズムによって前記３Ｄ球体の前記表面上に分散され、前記第１のセットの第１の指向性単位ベクトルによって示される前記方向を最大でそれぞれの前記表現正確さで近似する、対応の単位ベクトルの個数との予め確立された関数的関係を使用する工程を含む、請求項１または２に記載の方法。
前記関連する第２の指向性ゲインを所与の第２の指向性単位ベクトルについて決定する工程は、
前記第２の指向性ゲインを、前記所与の第２の指向性単位ベクトルに最も近い前記第１の指向性単位ベクトルに関連する前記第１の指向性ゲインに設定する工程
を含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
前記所定の配置アルゴリズムは、前記３Ｄ球体上の第１の点から、前記第１の点に対向する、前記３Ｄ球体上の第２の点に延びるらせん状経路を前記３Ｄ球体の前記表面上に重ね合わせ、前記単位ベクトルを前記らせん状経路に沿って連続して配置する工程を含み、
前記単位ベクトルの個数に基づいて、前記らせん状経路の間隔、および、前記らせん状経路に沿って隣り合うそれぞれ２つの単位ベクトル間のオフセットが決定される、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
前記単位ベクトルの個数を決定する工程は、前記単位ベクトルの個数を所定の個数のうちの１つにマッピングする工程であって、前記所定の個数は、ビットストリームパラメータによって送信できる、工程をさらに含む、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
前記所望の表現正確さは、人である聴取者の知覚指向性感度閾値のモデルに基づいて決定される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
前記第２のセットの第２の指向性単位ベクトルのカーディナリティは、前記第１のセットの第１の指向性単位ベクトルのカーディナリティよりも小さい、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
前記第１および第２の指向性単位ベクトルは、球座標系またはデカルト座標系において表される、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
前記第１のセットの第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインによって表される前記指向性情報は、ＳＯＦＡフォーマットで格納され、かつ／または
前記第２のセットの第２の指向性単位ベクトルおよび関連する第２の指向性ゲインによって表される前記指向性情報は、ＳＯＦＡフォーマットで格納される、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
前記方法は、前記オーディオコンテンツを符号化する方法であって、
前記決定された単位ベクトルの個数を前記第２の指向性ゲインとともにビットストリーム内に符号化する工程と、
前記ビットストリームを出力する工程と、
をさらに包含する、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する方法であって、前記指向性情報は、３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に分散された単位ベクトルの個数を示す個数と、各そのような単位ベクトルについて、関連する指向性ゲインとを含み、前記単位ベクトルは、所定の配置アルゴリズムによって、前記３Ｄ球体の前記表面上に分散されると仮定され、前記所定の配置アルゴリズムは、前記単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムであり、前記方法は、
前記オーディオコンテンツを含むビットストリームを受信する工程と、
前記個数および前記指向性ゲインを前記ビットストリームから抽出する工程と、
前記個数の単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に分散させるために、前記所定の配置アルゴリズムを使用することによって１セットの指向性単位ベクトルを生成する工程と、を包含する、方法。
前記音源から聴取者位置の方向を指す所与のターゲット指向性単位ベクトルについて、１グループの指向性単位ベクトルのうちの、前記ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の指向性単位ベクトルの関連する指向性ゲインに基づいて、前記ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインを決定する工程をさらに包含する、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する方法であって、前記指向性情報は、第１のセットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み、前記方法は、
前記オーディオコンテンツを含むビットストリームを受信する工程と、
前記第１のセットの指向性単位ベクトルおよび前記関連する第１の指向性ゲインを前記ビットストリームから抽出する工程と、
３Ｄ球体の表面上に配置するための単位ベクトルの個数を、カウント数として、決定する工程であって、前記単位ベクトルの個数は、所望の表現正確さに関係する、工程と、
前記決定された個数の単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に分散させるために、所定の配置アルゴリズムを使用することによって第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成する工程であって、前記所定の配置アルゴリズムは、前記単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムである、工程と、
前記第２の指向性単位ベクトルについて、１グループの第１の指向性単位ベクトルのうちの、それぞれの前記第２の指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第１の指向性単位ベクトルの第１の指向性ゲインに基づいて、関連する第２の指向性ゲインを決定する工程と、
前記音源から聴取者位置の方向を指す所与のターゲット指向性単位ベクトルについて、１グループの第２の指向性単位ベクトルのうちの、前記ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い１つ以上の第２の指向性単位ベクトルの関連する第２の指向性ゲインに基づいて、前記ターゲット指向性単位ベクトルについてのターゲット指向性ゲインを決定する工程と、
を包含する、方法。
前記ターゲット指向性単位ベクトルについての前記ターゲット指向性ゲインを決定する工程は、
前記ターゲット指向性ゲインを、前記ターゲット指向性単位ベクトルに最も近い前記第２の指向性単位ベクトルに関連する前記第２の指向性ゲインに設定する工程を包含する、請求項１３または１４に記載の方法。
前記第２のセットの指向性単位ベクトルが生成されるべきかどうかの指示を前記ビットストリームから抽出する工程と、
前記指示が前記第２のセットの指向性単位ベクトルが生成されるべきであることを示す場合、前記単位ベクトルの個数を決定し、前記第２のセットの第２の指向性単位ベクトルを生成する工程と、
をさらに包含する、請求項１４、または、請求項１４に従属する場合の請求項１５に記載の方法。
請求項１から１６のいずれかに記載の方法を行うように構成されたプロセッサを備える装置。
少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する装置であって、前記指向性情報は、３Ｄ球体の表面上に近似的に一様に分散された単位ベクトルの個数を示す個数と、各そのような単位ベクトルについて、関連する指向性ゲインとを含み、前記単位ベクトルは、所定の配置アルゴリズムによって、前記３Ｄ球体の前記表面上に分散されると仮定され、前記所定の配置アルゴリズムは、前記単位ベクトルを前記３Ｄ球体の前記表面上に近似的に一様に球分散させるためのアルゴリズムであり、前記装置は、請求項１２、１３、１５のいずれかに記載の方法の工程を実行するように構成されたプロセッサを備える、装置。
少なくとも１つの音源についての指向性情報を含むオーディオコンテンツを復号化する装置であって、前記指向性情報は、第１のセットの、指向性方向を表す第１の指向性単位ベクトルおよび関連する第１の指向性ゲインを含み、前記装置は、請求項１４から１６のいずれかに記載の方法の工程を実行するように構成されたプロセッサを備える、装置。
プロセッサによって実行された際に、前記プロセッサに請求項１から１６のいずれかに記載の方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラム。
請求項２０に記載のコンピュータプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能媒体。