3Dサウンド再構築

リスニングルーム方式では、リスナーはヘッドホンまたはスピーカーを通して音を受け取ります。ヘッドホンは、リスナーが方向性のある3Dサウンドを体験するのに十分な音源を提供します。スピーカーの場合、スピーカーの配置と数は再生の奥行きに影響します。スピーカーの位置を選択する方法はいくつかあります。単純なモデルは、ITU-R推奨の配置（中央、左に30°、左に110°、右に30°、右に110°）で配置された5つのスピーカーで構成されます。この設定は、いくつかの3次元サウンドシステムと再構成技術で使用されています。^{[ 2 ]}代替案として、音源信号に頭部伝達関数を使用して、その畳み込みをスピーカーの方向と位置に応じて各スピーカーにパンすることができます。これにより、リスニングルーム内の複数の制御点での音の評価を通じて、各スピーカーの信号エネルギーを計算できます。^{[ 3 ]}

残響再構成では、4点マイクロホンを用いて音を測定し、異なる位置における実際の伝達遅延を測定します。各マイクロホンは、様々な音源を用いて、様々な時間フレームにおける時間伸長パルス信号からのインパルス応答を測定します。得られたデータは、リスニングルーム技術と同様に、5スピーカーの3次元音響システムに適用されます。このシステムは、マイクロホンで記録された信号のインパルス応答と頭部伝達関数を畳み込み、音信号の元の時間フレームに応じてエネルギーを調整し、インパルス応答の時間フレームに合わせるために音に遅延を追加します。畳み込みと遅延は、取得されたすべての音源データに適用され、合計されて結果の信号が生成されます。

この技術は、元の音と比較して、再構築された音の方向性、自然さ、明瞭さも向上させます。この方法の欠点は、実際の残響にはさまざまな音が重なり合って含まれているにもかかわらず、単一の音源を仮定していることと、すべての異なる値を加算していることが相まって、リスナーの部屋の大きさの知覚を改善せず、距離の知覚も改善されないことです。^{[ 3 ]}

音波が空気密度の変化を引き起こすと、それに伴って音圧の変化も生じます。これらの変化は測定され、トモグラフィー信号処理を使用して処理され、音場が再構築されます。これらの測定は投影を使用して行うことができ、個別のインパルス応答を決定するために複数のマイクロホンを使用する必要がなくなります。これらのプロジェクターは、レーザードップラー振動計を使用して、レーザー経路上の媒体の屈折率を測定します。^{[ 1 ]}これらの測定値は、トモグラフィー再構成によって処理され、3 次元音場が再現され、その後、畳み込み逆投影を使用して視覚化されます。

近接場音響ホログラフィーでは、媒質中の二次元領域（この二次元音場は三次元音場の断面である）における光の屈折を測定してホログラムを作成する。次に、水温の解析を通して媒質の波数（波数）を推定する。複数の二次元音場を計算することで、三次元音場を再構成することも可能となる。

この方法は主に超音波や低音圧、多くの場合水中や医用画像処理に適用されます。この方法は、媒質の波数が一定であるという仮定に基づいて機能します。波数が媒質全体で変化する場合、この方法では三次元音場を正確に再構成することはできません。^{[ 4 ]}