专利名称：音频信号处理装置、音频信号处理方法和程序的制作方法
技术领域：
本公开涉及音频信号处理装置、音频信号处理方法和程序，更具体地涉及获得用于驱动扬声器的音频信号等的音频信号处理装置、方法和程序。
背景技术：
对于诸如进行音频信号处理的声学设备等的设备(以下称为音频信号处理设备)，公开了一种对从音频源获得的音频信号进行诸如数字滤波处理等校正处理的技术。音频信号处理设备从扬声器等中输出经校正处理的音频信号，以便能够改善从扬声器等中输出的音频的声音质量或音响效果等。对扬声器特性的校正可以作为一种这样的校正处理的例子。所述扬声器特性表示扬声器的频率特性，该频率特性依赖于扬声器的孔径或内部结构等而不同。在此，扬声器的频率特性包括作为输入到扬声器的音频信号与从扬声器输出的音频信号之间的时间变化的相位特性或作为强度比的幅度特性等。例如，公开号为2009-55079的未经审查的日本专利申请中公开的信号处理装置可以作为通过对音频信号进行校正处理来校正扬声器特性的音频信号处理设备的一个例子。该信号处理装置用于通过组合输入音频信号的低频带信号的放大与向高频带的移位， 来促进小型扬声器的低频带分量的改善。
发明内容
关于扬声器系统，公开了一种通过逆滤波处理来实现高声音质量的技术。然而，其存在下述问题在正面方向(front direction)上未安装扬声器的音频再现系统中，收听位置特性未被优化，因此不能得到足够高的声音质量。近年来，随着产品的厚度减小和微型化，扬声器的安装位置已经发生改变。具体地说，在设计被视为重要的设计中，使扬声器从外部不可见的隐形扬声器设计已成为主流，并且面向与迄今的产品类似的产品的前面的扬声器产品的数量已减少。对于这样的产品，在相关技术中，即使通过逆滤波处理来进行扬声器高声音质量的处理，也未对用户实际使用产品的位置处的特性及收听位置进行优化，因此，不能获得期望的效果。期望提供一种对于未在正面方向上布置扬声器的音频再现系统能够提供高声音质量的音频信号处理装置。根据本公开的一个实施例，提供了一种音频信号处理装置，该装置包括两个音频信号处理单元，所述两个音频信号处理单元串行地对输入音频信号进行处理，并获得用于驱动扬声器的输出音频信号，其中，所述两个音频信号处理单元中的一个音频信号处理单元通过实现在作为所述扬声器的正面位置(front position)的第一测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理，并且另一音频信号处理单元通过实现在第二测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理，所述第二测量位置不同于作为所述扬声器的正面位置的所述第一测量位置。根据这个实施例，通过两个音频信号处理单元串行地对输入音频信号进行处理， 并获得用于驱动扬声器的输出音频信号。所述两个音频信号处理单元中的一个音频信号处理单元通过实现在作为所述扬声器的正面位置的第一测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理。另外，另一音频信号处理单元通过实现在与作为所述扬声器的正面位置的第一测量位置不同的第二测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入的音频信号进行校正处理。如上所述，根据本公开的所述实施例，通过一个音频信号处理单元中的校正处理， 能够校正对扬声器所具有的固有的声压频率特性或相位特性的干扰。另外，通过另一音频信号处理单元的校正处理，能够校正由于收听位置变得与所述扬声器的正面位置不同而导致的、在声压频率特性或相位特性上的干扰。因此，对于未在正面方向上布置扬声器的系统，能够实现高的声音质量。另外，所述音频处理装置例如可以进一步包括滤波器系数组保存单元，用于保存作为所述另一音频信号处理单元的滤波器的滤波器系数组的多个滤波器系数组；滤波器系数组选择单元，用于在所述滤波器系数组保存单元中保存的多个滤波器系数组中选择任意的滤波器系数组；以及滤波器系数设置单元，用于将所述滤波器系数组选择单元中选择的滤波器系数组设置于所述另一音频信号处理单元的滤波器。例如，在所述滤波器系数组保存单元中保存的所述多个滤波器系数组可以是与所述扬声器的安装状态对应的多个滤波器系数组。所述扬声器的安装状态例如可以包括具有扬声器的音频再现系统(或相框等)被挂在墙上的状态；音频再现系统位于起居室桌子 (靠近墙壁)上的状态；音频再现系统位于起居室桌子(中心)上的状态；音频再现系统位于床边的状态；或者音频再现系统位于门厅中的状态，等等。另外，在所述滤波器系数组保存单元中保存的多个滤波器系数组可以是与收听位置对应的多个滤波器系数组。例如，在包括扬声器的车载音频再现系统中，所述收听位置可以是驾驶者的座椅、前排乘客座椅或后排座椅等。收听位置处的声压频率特性或相位特性上的干扰依赖于扬声器的安装状态或收听位置本身而改变。当与扬声器的安装状态或收听位置对应的多个滤波器系数组被保存并且被选择性地设置于另一音频信号处理单元的滤波器时，能够实现高的声音质量，而与扬声器的安装状态或收听位置无关。另外，扬声器可以被布置为与进行视频显示的显示面板一体，并且所述音频信号处理装置可以进一步包括滤波器系数组保存单元，用于将与所述显示面板的安装角度对应的多个滤波器系数组保存，作为所述另一音频信号处理单元的滤波器系数组；安装角度检测单元，用于检测所述显示面板的安装角度；以及滤波器系数设置单元，用于基于所述安装角度检测单元的检测输出，从在所述滤波器系数组保存单元中保存的所述多个滤波器系数组中获取与所述显示面板的安装角度对应的滤波器系数组，并且将其设置于所述另一音频信号处理单元的滤波器。例如，在构成数字相框等的显示面板的情况下，存在以水平位移来布置所述显示面板的情况下和以垂直位移来布置所述显示面板的情况下的两个安装角度。另外，例如，在构成摄像机的显示面板的情况下，可能存在与所述显示器的相对于所述摄像机主体的孔径角度对应的多个安装角度，作为其安装角度。由于所述显示面板的安装角度，在收听位置处的声压频率特性或相位特性上的干扰会发生改变。当保存与显示面板的安装角度对应的多个滤波器系数组且将与显示面板的安装角度对应的滤波器系数组自动地设置于所述另一音频信号处理单元的滤波器时，能够实现高的声音质量，而与所述显示器的安装角度等无关。另外，所述音频信号处理装置例如可以进一步包括脉冲响应测量单元，用于测量在所述第二测量位置处的脉冲响应；滤波器系数组计算单元，用于计算实现在所述脉冲响应测量单元中测量的所述脉冲响应的逆特性的滤波器的滤波器系数组；以及滤波器系数设置单元，用于将所述滤波器系数组计算单元中计算的滤波器系数组设置于所述另一音频信号处理单元的滤波器。在该情况下，可以计算实现所述第二测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器的滤波器系数组，并且可以将这个滤波器系数组设置于所述另一音频信号处理单元的滤波器。因此，当将所述第二测量位置设置为收听位置(收听点)时，能够可靠地校正关于所述收听位置的声压频率特性或相位特性上的干扰。即，能够实现高的声音质量，而与用户的实际使用环境无关。根据本公开的实施例，能够针对未在正面方向上安装扬声器的音频再现系统来实现高的声音质量，使得能够通过逼真再现原始声音来实现自然的再现声音和声音的清楚定位。
图1是示出根据本公开的第一实施例的数字相框的一个配置示例的框图；图2是示出数字相框的外观的图；图3是示出被用作音频信号处理单元的数字滤波器的一个配置示例的图；图4是示出当在音频信号处理单元中获得滤波器系数组以校正扬声器的扬声器特性时的脉冲响应测量的图；图5是示出当在音频信号处理单元中获得滤波器系数组以校正扬声器的扬声器特性时的音频系统的配置的图；图6A和6B是示出在扬声器的正面位置处测量的脉冲响应和与其对应的幅度频率特性的示例的图；图7A和7B是示出在扬声器的正面位置处测量的脉冲响应的逆特性脉冲响应和与其对应的幅度频率特性的示例的图；图8A和8B是示出在通过实现在扬声器的正面位置处的逆特性脉冲响应的滤波器进行校正处理的情况下的脉冲响应和与其对应的幅度频率特性的示例的图；图9是示出当在音频信号处理单元中获得滤波器系数组以关于收听位置来校正扬声器的扬声器特性时的脉冲响应测量的图；图10是示出当在音频信号处理单元中获得滤波器系数组以关于收听位置来校正扬声器的扬声器特性时的音频系统的配置的图；图IlA和IlB是示出在收听位置处测量的脉冲响应和与其对应的幅度频率特性的示例的图12是示出在收听位置处测量的脉冲响应的逆特性脉冲响应和与其对应的幅度频率特性的示例的图；图13A和1 是示出在由实现在收听位置处的逆特性脉冲响应的滤波器进行校正处理的情况下的脉冲响应和与其对应的幅度频率特性的示例的图；图14是示出根据本公开的第二实施例的数字相框的一个配置示例的框图；图15是示出数字相框的安装状态(安装位置)的一个示例的图；图16是示出关于控制单元来设置滤波器系数的处理序列的一个示例的流程图；图17是示出根据本公开的第三实施例的数字相框的一个配置示例的框图；图18A和18B是示出数字相框的水平位移状态和垂直位移状态的图；图19是示出关于控制单元来设置滤波器系数的处理序列的一个示例的流程图；图20是示出根据本公开的第四实施例的电视机接收机的一个配置示例的框图；图21是示出当在音频信号处理单元中获得滤波器系数组以关于收听位置校正扬声器的扬声器特性时的电视机接收机的外观和脉冲响应测量的图；图22是示出关于控制单元来设置滤波器系数的处理序列的一个示例的流程图；图23是示出当在音频信号处理单元中获得滤波器系数组以关于收听位置来校正扬声器的扬声器特性时的音频系统的配置的图；以及图M是示出汽车内的收听位置的一个示例的图。
具体实施例方式以下将描述本公开的实施例(以下称为“实施例”)。另外，以下面的顺序来进行描述。1.第一实施例2.第二实施例3.第三实施例4.第四实施例5.第五实施例1.第一实施例数字相框的配置示例图1是示出根据第一实施例的数字相框100的一个配置示例的图。数字相框100 包括控制单元101、用户操作单元102、嵌入式存储器103、外部存储器接口 104、通信接口 105以及视频和音频输出部106，并且各单元通过内部总线107彼此连接。控制单元101控制数字相框100的每一个单元。控制单元101包括CPU、ROM或 RAM等。ROM存储CPU的控制程序等。RAM用于暂时存储CPU的控制处理所需的数据。CPU 在RAM上展开从ROM读出的程序或数据，并且启动程序，并且控制数字相框100的每一个单兀。用户操作单元102构成用户界面，并且连接到控制单元101。用户操作单元102例如包括位于数字相框100的壳体面(未示出)中的按键、按钮或拨盘等。用户可以通过使用用户操作单元102进行数字相框100的电源接通和关断操作、再现启动和停止操作等。嵌入式存储器103例如是包括快闪存储器并且保存视频信号(视频文件)或音频信号(音乐信号)等的存储器。通过复制从例如存储卡等中获取视频信号和音频信号，或通过网络俩获取视频信号和音频信号。外部存储器接口 104包括存储卡插槽或USB存储器端口等。通信接口 105通过诸如因特网等网络与外部设备进行通信。将描述视频和音频输出部106。首先，将描述视频系统。视频和音频输出部106包括作为视频系统的叠加单元111、面板驱动单元112和显示面板113。面板驱动单元112产生根据通过叠加单元111提供的视频信号SV而在显示面板113上显示视频所需的面板驱动信号。面板驱动单元112中产生的面板驱动信号被发送到显示面板113，根据面板驱动信号来操作显示面板113，由此，在显示面板113上显示视频。显示面板113基于从面板驱动单元112发送的面板驱动信号来显示视频。显示面板113例如用IXD(液晶显示器)来配置，但是也可以使用有机EL(电致发光)板等。叠加单元111将在控制单元101的控制下产生的用于GUI (图形用户界面)屏幕的显示信号Sui叠加在视频信号SV上，并且向面板驱动单元112提供所产生的叠加信号。 以这种方式，显示信号Sui被叠加在视频信号SV上，从而在显示面板113上显示诸如菜单显示等用户界面屏幕，同时叠加在视频上。图2示出数字相框100的外观。这个数字相框100具有整体为矩形的形状，并且被配置为将显示面板113插入矩形框114中。在由虚线表示的后表面中设置扬声器125。 另外，提供了用于左侧音频和右侧音频的两个扬声器，作为扬声器125，用于立体声再现。返回图1，接下来将描述音频系统。另外，实际上，提供了用于左侧音频和右侧音频的两个音频系统，但是这两个音频系统彼此相同，因此在此仅描述一个音频系统。视频和音频输出部106包括作为音频系统的音频信号处理单元(音频信号处理单元(A)) 121、音频信号处理单元(音频信号处理单元(B)) 122、数/模转换器123、放大器IM和扬声器125。音频信号处理单元121构成一侧音频信号处理单元，而音频信号处理单元122构成另一侧音频信号处理单元。在这个实施例中，音频信号处理单元121位于前级，而音频信号处理单元122位于后级，但是顺序也可以相反。音频信号处理单元121和122串行地对诸如输入音频信号等音频信号(音乐信号)SA进行处理，并且获得用于驱动扬声器125的输出音频信号。音频信号处理单元121通过实现在扬声器125的正面位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对音频信号SA进行校正处理。另外，音频信号处理单元122通过实现在与扬声器125的正面位置不同的位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对于音频信号SA进行校正处理。在此，与扬声器125的正面位置不同的位置包括数字相框100的收听位置。音频信号处理单元121和122包括数字滤波器，如FIR(有限脉冲响应)滤波器或 IR(无限脉冲响应)滤波器等。图3示出被用作音频信号处理单元121和122的数字滤波器F的示例。数字滤波器F分别包括多个延迟块11、多个乘法器12和多个加法器13。被输入到数字滤波器F的信号SigX在每一延迟块11中进行Z变换(相对于离散信号的拉普拉斯变换)，并且被延迟一个时钟。在每一乘法器12中，该延迟信号被乘以预定的滤波器系数组 h (—组滤波器系数h0至hN)。通过每一乘法器12的每一信号通过每一加法器13而彼此相加，并且被输出作为输出信号SigY。下面将描述构成音频信号处理单元121和122的数字滤波器F的滤波器系数组h的细节。
数/模转换器123将在音频信号处理单元122中获得的音频信号从数字信号转换为模拟信号。另外，放大器1 放大在数/模转换器123中获得的模拟音频信号，并且向扬声器125提供经放大的信号。扬声器125输出与从放大器IM提供的音频信号对应的音频。音频信号处理单元的滤波器系数组的确定如上所述，音频信号处理单元121通过实现在扬声器125的正面位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器进行校正处理。即，如下所述的那样确定构成音频信号处理单元 121的数字滤波器F的滤波器系数组h。基于在扬声器125的正面位置处测量的脉冲响应的测量结果来确定滤波器系数组h。如图4中所示，通过使用扬声器125和与扬声器125以预定距离相对的麦克风131来进行脉冲响应的测量。诸如TSP (Time Stretched Pulse，时间拉伸脉冲)信号等的测量信号被提供到扬声器125，并且进行来自扬声器125的声音发射。通过麦克风131来测量这个音频，由此获得脉冲响应。图5示出在该情况下的音频系统的配置。在该情况下，在数/模转换器123中将测量信号从数字信号转换为模拟信号，并且在放大器124中放大该测量信号，然后将该测量信号提供到扬声器125。图6A示出由麦克风131测量的脉冲响应的示例。在图6A中，水平轴表示时间，并且垂直轴表示幅度。图6A中所示的脉冲响应经过了傅立叶变换(时域信号被变换为频域信号)，从而可以获得如图6B中所示的幅度频率特性。在图6B中，水平轴表示频率，并且垂直轴表示幅度。图6A和6B中所示的扬声器125的特性为扬声器特性。以下述方式确定构成音频信号处理单元121的数字滤波器F的滤波器系数组h，使得图6A和6B中所示的扬声器125的扬声器特性被校正为理想的扬声器特性。理想的扬声器特性表示下述假设下要由麦克风采集的脉冲响应及其频率特性当测量扬声器125的脉冲响应及其频率特性时，理想的扬声器和麦克风以相同的距离彼此相对。在此，例示了其中脉冲峰值尖锐并且频率特性平坦的示例，作为理想的扬声器特性，但是去并不局限于此，而是可以任意地设置。构成音频信号处理单元121的数字滤波器F的滤波器系数组h(h0至hN)被视为实现了通过在扬声器125的扬声器特性中排除“1”而计算的“逆特性”。图7A示出逆特性的脉冲响应，并且图7B示出逆特性的频率特性。可以将该逆特性的脉冲响应设置为数字滤波器F的滤波器系数h0至hN。另外，滤波器系数h0至hN的数量(抽头的数量)是脉冲响应的峰值的数量。音频信号处理单元121通过数字滤波器F来对音频信号SA进行校正处理，在数字滤波器F中，如上所述地设置滤波器系数组h。以这种方式，逆特性被施加于音频信号SA,并且当通过扬声器125发射该音频信号SA时，与扬声器特性叠加。即，校正了扬声器125的扬声器特性。图8A示出在音频信号SA经历校正处理的情况下的扬声器125的脉冲响应， 并且图8B示出其频率特性。如图8A和8B中所示，脉冲响应的峰值变得尖锐，并且频率特性变得平坦。也就是说，例如，在通过如图4中所示的扬声器125的正面位置处的脉冲测量获得图6A中所示的脉冲响应和图6B中所示的频率特性的情况下，当计算其逆特性时，获得如图 7A和7B中所示的结果。在通过音频信号处理单元121中的数字滤波器F实现其逆特性的脉冲响应的情况下，当在同一测量点测量扬声器特性时，能够获得如图8A中所示的平坦频率特性和与图8B中所示的脉冲响应接近的脉冲响应。如上所述，音频信号处理单元122通过实现在与扬声器125的正面位置不同的位置(收听位置)处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器来进行校正处理。即，如下所述地确定构成音频信号处理单元122的数字滤波器F的滤波器系数组h。基于在与扬声器125的正面位置不同的位置(收听位置)处测量的脉冲响应的测量结果来进行滤波器系数组h的确定。如图9中所示，通过在收听位置处使用扬声器125 和麦克风131来进行脉冲响应的测量。在该情况下，即使当通过上述的音频信号处理单元 121校正扬声器125的扬声器特性时，当声音从扬声器125到达麦克风131的路线发生改变时，由于因声音的衍射或反射引起的效应而干扰了脉冲响应或频率特性。诸如TSP (时间拉伸脉冲)信号等的测量信号被提供到扬声器125，并且从扬声器 125被发出。通过使用麦克风131来测量这个音频，并且获得脉冲响应。图10示出这种情况下的音频系统的配置。在该情况下，在音频信号处理单元121中校正测量信号，并且在数 /模转换器123中将测量信号从数字信号转换为模拟信号，并且在放大器1 将其放大，然后将其提供到扬声器125。图IlA示出了由麦克风131测量的脉冲响应的示例。在图IlA中，水平轴表示时间，并且垂直轴表示幅度。图IlA中所示的脉冲响应经历了傅立叶变换(将时域信号转换为频域信号)，从而可以获得图IlB中所示的幅度频率特性。在图IlB中，水平轴表示频率， 并且垂直轴表示幅度。图IlA和IlB中所示的扬声器125的特性为扬声器特性。以下述方式来确定构成音频信号处理单元122的数字滤波器F的滤波器系数组h， 使得在收听位置处的如图IlA和IlB中所示的扬声器125的扬声器特性被校正为收听位置处的理想扬声器特性。理想扬声器特性表示要在下述假设下由麦克风采集的脉冲响应及其频率特性当在收听位置处测量扬声器125的脉冲响应及其频率特性时，理想扬声器和麦克风以相同的距离彼此相对。在此，例示了脉冲峰值尖锐并且频率特性平坦的示例，作为理想扬声器特性，但是其并不局限于此，并且可以任意地设置。构成音频信号处理单元122的数字滤波器F的滤波器系数组h(h0至hN)被视为实现了通过在扬声器125的扬声器特性中排除“1”而计算的“逆特性”。图12A示出逆特性的脉冲响应，并且图12B示出逆特性的频率特性。可以将逆特性的脉冲响应设置为数字滤波器F的滤波器系数h0至hN。另外，滤波器系数h0至hN的数量(抽头的数量)是脉冲响应的峰值的数量。音频信号处理单元122通过滤波器系数组h如上所述地设置的数字滤波器F来对音频信号SA进行校正处理。以这种方式，逆特性被施加与音频信号SA，并且当通过扬声器 125发射这个音频信号SA时，与扬声器特性叠加。即，校正了收听位置处的扬声器125的扬声器特性。图13A示出在音频信号SA进行校正处理的情况下的扬声器125的脉冲响应，并且图1 示出其频率特性。如图13A和13B中所示，脉冲响应的峰值变得尖锐，并且频率特性变得平坦。也就是说，假定当通过例如音频信号处理单元121来进行扬声器逆滤波处理时， 关于图9中所示的收听位置(收听点)处的脉冲测量，获得如图IlA和IlB中所示的脉冲响应和频率特性。在该情况下，当计算其逆特性时，获得如图12A和12B中所示的结果。在通过音频信号处理单元122中的数字滤波器F来实现其逆特性的脉冲响应的情况下，当在同一测量点测量扬声器特性时，能够获得如图13A中所示的平坦频率特性和与图13B中所示的脉冲响应接近的脉冲响应。将描述图1中示出的数字相框100的视频和音频输出部106中的音频系统的操作。当输出诸如BGM(背景音乐)等音频时，音频信号SA被提供到音频信号处理单元121。 在音频信号处理单元121中，实现在扬声器125的正面位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对音频信号SA进行校正处理。以这种方式，逆特性被施加于音频信号SA，并且当通过扬声器125发射音频信号SA时，该逆特性与扬声器特性叠加。即，校正了扬声器125的扬声器特性。音频信号处理单元121的输出音频信号被提供到音频信号处理单元122。在音频信号处理单元122中，实现在与扬声器125的正面位置不同的位置(收听位置)处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对音频信号SA进行校正处理。以这种方式，逆特性被施加于音频信号SA，并且当通过扬声器125发射音频信号时，该逆特性与扬声器特性叠加。即，校正了收听位置处的扬声器125的扬声器特性。音频信号处理单元121的输出音频信号被提供到数/模转换器123，并且从数字信号被转换为模拟信号。从数/模转换器123输出的模拟音频信号在放大器124中被放大， 然后被提供到扬声器125。从扬声器125中输出与该音频信号对应的音频。如上所述，关于图1中所示的数字相框100，在视频和音频输出部106的音频系统中，通过音频信号处理单元121的校正处理，能够校正扬声器125所具有的固有声压频率特性或相位特性上的干扰。另外，在这个音频系统中，通过音频信号处理单元122的校正处理，能够校正由于收听位置(收听点)变得与扬声器125的正面位置不同的情况而引起的声压频率特性或相位特性上的干扰。因此，即使当扬声器125未位于正面方向上时，也能够实现高的声音质量。即，可以实现声音的良好定位和良好的声音质量。2.第二实施例数字相框的配置示例图14示出根据第二实施例的数字相框100A的配置示例。在图14中，与图1对应的相似部分被提供有相似的附图标记，并且将不重复对其的详细描述。这个数字相框100A 包括控制单元101A、用户操作单元102、嵌入式存储器103、外部存储器接口 104、通信接口 105以及视频和音频输出部106，并且各单元通过内部总线107彼此连接。视频和音频输出部106包括叠加单元111、面板驱动单元112和显示面板113，作为视频系统。另外，视频和音频输出部106包括音频信号处理单元(音频信号处理单元 (A)) 121、音频信号处理单元(音频信号处理单元(B))122A、数/模转换器123、放大器124 和扬声器125，作为音频系统。视频和音频输出部106的音频信号处理单元122A对应于图1中所示的数字相框 100中的视频和音频输出部106的音频信号处理单元122。与音频信号处理单元122类似， 音频信号处理单元122A通过实现在与扬声器125的正面位置不同的位置(收听位置)处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器来对音频信号SA进行校正处理。为音频信号处理单元122的数字滤波器F设置的滤波器系数组h是固定的。与之相反，在音频信号处理单元122A中，数字滤波器F的滤波器系数组h的设置是可以改变的。 基于用户在控制单元IOlA的控制下进行的滤波器系数组h的选择操作来进行音频信号处理单元122A中的滤波器系数组的滤波器系数组h的设置上的改变。在该情况下，控制单元 IOlA构成滤波器系数组设置单元。控制单元IOlA对应于图1中所示的数字相框100A的控制单元101，并且与控制单元101类似，包括CPU、ROM或RAM等，并且控制数字相框100A的每一个单元。控制单元 IOlA包括保存单元101a。保存单元IOla保存作为针对音频信号处理单元122A的数字滤波器F而设置的滤波器系数组h的、与数字相框100A的安装状态对应的多个滤波器系数组 h，所述安装状态是扬声器125的安装状态。保存单元IOla构成滤波器系数组保存单元。图15示出数字相框100A的安装状态的示例。保存单元IOlh根据诸如“壁挂”、 “起居室桌子(靠近墙)”、“起居室桌子(中心)”、“床侧”和“门厅”等每一个安装状态来保存滤波器系数组h。收听位置处的声压频率特性或相位特性中的干扰根据扬声器的安装状态而改变。与图1中所示的音频信号处理单元122A中的数字滤波器F的滤波器系数组 h类似，通过在收听位置处进行脉冲测量来确定与每一个安装状态相关的滤波器系数组h。图16的流程图示出了控制单元IOlA的滤波器系数设置中的处理序列的示例。在步骤STl中，控制单元IOlA开始处理，然后移动到在步骤ST2中的处理。在步骤ST2中，控制单元IOlA在显示面板113上显示如图15中所示的选择菜单，以用于用户对滤波器系数组h的选择操作。在该情况下，控制单元IOlA产生选择菜单的显示信号Sui。另外，图15 示出“选择起居室桌子(中心)，，的滤波器系数组h的状态。接下来，在步骤ST3中，当用户选择期望的滤波器系数组h时，在步骤ST4中，控制单元IOlA从保存单元IOla获取滤波器系数组h，并且将其设置为音频信号处理单元122A 的数字滤波器F。然后，在步骤ST5中，控制单元IOlA结束处理。图14中所示的数字相框100A的其他配置与图1中所示的数字相框100的那些基本上相同，并且以相同的方式运行，这里不重复进行详细描述。如上所述，在图14中所示的数字相框100A中，通过在音频信号处理单元122A中的校正处理来校正由于在收听位置相对于扬声器125的正面位置的差别而导致的在声压频率特性或相位特性上的干扰。因此，象图1中所示的数字相框100的情况那样，即使当扬声器125不位于正面方向上，也能实现高的声音质量。另外，在图14中所示的数字相框100A中，可以改变音频信号处理单元122A中的数字滤波器F的滤波器系数组h的设置。因此，可以将音频信号处理单元122A中的数字滤波器F的滤波器系数组h的设置改变为与数字相框100A的安装状态(即扬声器125的安装状态)对应的滤波器系数组h。因此，能够实现高的声音质量，而与数字相框100A的安装状态(即，扬声器125的安装)无关。另外，关于图14中所示的数字相框100A，当改变音频信号处理单元122A中的数字滤波器F的滤波器系数组h的设置时，在显示面板113上显示选择菜单(参考图15)。因此，用户可以容易地选择与数字相框100A的安装状态(即扬声器125的安装状态)对应的滤波器系数组h。3.第三实施例数字相框的配置示例图17示出根据第三实施例的数字相框100B的配置示例。在图17中，与图1对应的相似部分被提供有相似的附图标记，并且不重复对其的详细说明。这个数字相框100B包括控制单元101B、用户操作单元102、嵌入式存储器103、外部存储器接口 104、通信接口 105 以及视频和音频输出部106，并且各单元通过内部总线107彼此连接。视频和音频输出部106包括作为视频系统的叠加单元111、面板驱动单元112和显示面板113。另外，视频和音频输出部106包括作为音频系统的音频信号处理单元(音频信号处理单元(A)) 121、音频信号处理单元(音频信号处理单元 ))1228、数/模转换器 123、放大器IM和扬声器125。视频和音频输出部106的音频信号处理单元122B对应于图1中所示的数字相框 100中的视频和音频输出部106的音频信号处理单元122。与音频信号处理单元122类似， 音频信号处理单元122B通过实现在与扬声器125的正面位置不同的位置(收听位置)处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器来对音频信号SB进行校正处理。为音频信号处理单元122的数字滤波器F设置的滤波器系数组h是固定的。与之相反，在音频信号处理单元122B中，数字滤波器F的滤波器系数组h的设置是可以改变的。 基于数字相框100B的安装角度(即显示面板113的安装角度)来进行音频信号处理单元 122B中的滤波器系数组的滤波器系数组h的设置上的改变。更具体地，在控制单元IOlB的控制下基于是否以水平位移或垂直位移而布置数字相框100B来改变这种设置。在该情况下，控制单元IOlB构成滤波器系数组设置单元。图18A示出数字相框100B以水平位移来布置的状态，并且图18B示出数字相框100B以垂直位移来布置的状态。控制单元IOlB对应于图1中所示的数字相框100的控制单元101，并且与控制单元101类似，包括CPU、R0M或RAM等，并且控制数字相框100B的每一个单元。控制单元IOlB 包括保存单元101b。这个保存单元IOlb保存作为为音频信号处理单元122B的数字滤波器 F设置的滤波器系数组h的、与数字相框100B的水平位移和垂直位移对应的滤波器系数组 h。保存单元IOlb构成滤波器系数组保存单元。传感器141检测数字相框100B是否以水平位移或垂直位移来布置，并且该检测输出被发送到控制单元101B。传感器141例如包括诸如陀螺传感器等角速度传感器、重力加速度传感器或磁传感器等。传感器141构成安装角度检测单元。收听位置中的声压频率特性或相位特性上的干扰根据数字相框100B的安装角度 (水平位移和垂直位移)(即显示面板113的安装角度)而改变。与图1中所示的音频信号处理单元122A中的数字滤波器F的滤波器系数组h类似，通过相对于每一个安装角度在收听位置处进行脉冲测量来确定与水平位移和垂直位移对应的滤波器系数组h。图19的流程图示出控制单元IOlB中的滤波器系数设置中的处理序列的示例。在步骤STl 1中，控制单元IOlB开始处理，然后移动到在步骤ST12中的处理。在步骤ST12中， 控制单元IOlB基于传感器141的检测输出来确定数字相框100B是否具有水平位移或垂直位移。接下来，在步骤ST13中，控制单元IOlB基于步骤ST12中的确定来选择是水平位移的滤波器系数组h还是垂直位移的滤波器系数组h。然后，在步骤ST14中，控制单元IOlB 从保存单元101中选择性地获取在步骤ST13中选择的滤波器系数组h，并且将其设置为音频信号处理单元122B的数字滤波器F。然后，在步骤ST15中，控制单元IOlB结束该处理。图17中所示的数字相框100B的其他配置与图1中所示的数字相框100的那些基本上相同，并且以相同的方式运行，这里不重复进行详细描述。
如上所述，在图17中所示的数字相框100B中，与图1中所示的数字相框100类似， 通过在音频信号处理单元122B中的校正处理来校正由于收听位置相对于扬声器125的正面位置的差别而导致的声压频率特性或相位特性上的干扰。因此，象图1中所示的数字相框100的情况那样，即使当扬声器125未位于正面方向上时，也能实现高的声音质量。另外，在图17中所示的数字相框100B中，可以改变音频信号处理单元122B中的数字滤波器F的滤波器系数组h的设置。基于传感器141的检测输出，音频信号处理单元 122B中的数字滤波器F的滤波器系数组h被改变为与数字相框100B的安装角度(水平位移或垂直位移)对应的滤波器系数组h。因此，能实现高声音质量，而与数字相框100B (即显示面板11 是否以垂直位移或水平位移而位移无关。4.第四实施例电视机接收器的配置示例图20示出根据第四实施例的电视机接收机200的配置示例。电视机接收机200 包括控制单元201、用户操作单元202、HDD (硬盘驱动器)203、麦克风输入接口 204、麦克风 205以及视频和音频输出部206，并且各单元通过内部总线207彼此连接。控制单元201控制电视机接收机200的每一单元。控制单元201包括CPU、ROM或 RAM等。ROM存储CPU的控制程序等。RAM用于暂时存储CPU的控制处理所需的数据。CPU 在RAM上展开从ROM读出的程序或数据，并且启动程序，并且控制电视机接收机200的每一个单元。用户操作单元202构成用户界面，并且连接到控制单元201。用户操作单元202例如包括位于电视机接收机200的壳体面(未示出)中的按键、按钮或拨盘等；遥控器的音频信号处理装置和接收装置；或者显示面板上布置的触摸板等等。用户可以通过使用用户操作单元202进行电视机接收机200的电源接通和关断操作或频道选择操作等。HDD 203进行视频信号的记录和再现。麦克风输入接口 204输入在麦克风205中采集的音频信号。另外，作为麦克风输入接口 204和麦克风205之间的连接类型，除了通过如图所示的电缆的有线连接之外，还可以考虑无线连接。将描述视频和音频输出部206。视频和音频输出部206包括数字调谐器211、叠加单元212、面板驱动单元213和显示面板214。另外，视频和音频输出部206包括音频信号处理单元(音频信号处理单元(A)) 215、音频信号处理单元(音频信号处理单元(B)) 216、 数/模转换器217、放大器218和扬声器219。数字调谐器211处理由接收天线(未示出)接收的电视广播信号，并且输出与用户的频道选择对应的视频信号SV和音频信号SA。面板驱动单元213根据通过叠加单元212 提供的视频信号SV来产生用于在显示面板214上显示视频所需的面板驱动信号。面板驱动单元213中产生的面板驱动信号被发送到显示面板214，并且显示面板214以与面板驱动信号对应的方式来运行，从而在显示面板214上显示所接收的视频。显示面板214基于从面板驱动单元213发送的面板驱动信号来显示视频。显示面板214例如包括LCD (液晶显示器)、PDP (等离子体显示面板)或有机EL (电致发光)板等。叠加单元212将在控制单元201的控制下产生的用于GUI (图形用户界面)屏幕的显示信号Sui叠加在视频信号SV上，并且向面板驱动单元213提供所产生的叠加信号。以这种方式，显示信号Sui叠加在视频信号SV上，从而使得诸如菜单显示和节目表等用户界面屏幕显示在显示面板214上，同时叠加在视频上。图21示出电视机接收机200的外观。这个电视机接收机200具有整体上为矩形的形状，并且以在矩形外壳220中插入显示面板214的方式来构成电视机接收机200。在由虚线表示的后表面中设置扬声器219。另外，设置了用于左侧音频和右侧音频的两个扬声器，作为扬声器219，用于实现立体声再现。返回图1，接下来，将描述视频和音频输出部206的音频系统。另外，实际上，提供了用于左侧音频和右侧音频的两个音频系统，但是这两个音频系统彼此相同，因此在此仅描述一个音频系统。音频信号处理单元215构成一侧音频信号处理单元，并且音频信号处理单元216 构成另一侧音频信号处理单元。在这个实施例中，音频信号处理单元215位于前级，音频信号处理单元216位于后级，并且该顺序可以相反。音频信号处理单元215和216串行地对可以通过数字调谐器211获得的音频信号(输入音频信号)SA进行处理，并且获得用于驱动扬声器219的输出音频信号。音频信号处理单元215对应于图1中所示的数字相框100的音频信号处理单元 121，并且通过实现在扬声器219的正面位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对音频信号SA进行校正处理。与音频信号处理单元122的数字滤波器F的滤波器系数组h类似， 通过在扬声器219的正面位置处进行脉冲测量来确定音频信号处理单元215的数字滤波器 F的滤波器系数组h。音频信号处理单元216对应于图1中所示的数字相框100的音频信号处理单元 122。与音频信号处理单元122类似，音频信号处理单元216通过实现在与扬声器125的正面位置不同的位置(收听位置)处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对音频信号SA进行校正处理。为音频信号处理单元122的数字滤波器F设置的滤波器系数组h是固定的。与之相反，在音频信号处理单元216中，可以改变数字滤波器F的滤波器系数组h的设置。在控制单元201的控制下进行该滤波器系数组h的设置，并且将描述其细节。数/模转换器217将在音频信号处理单元216中获得的音频信号从数字信号转换为模拟信号。另外，放大器218放大在数/模转换器217中获得的模拟音频信号，并且向扬声器219提供经放大的信号。扬声器219输出与从放大器218提供的音频信号对应的音频。将描述图20中所示的电视机接收机200的操作。由接收天线(未示出)接收的电视广播信号被提供到数字调谐器211。在这个数字调谐器211中，处理电视广播信号，并且输出与用户的频道选择对应的视频信号SV和音频信号SA。来自数字调谐器211输出端的视频信号SV通过叠加单元212被提供到面板驱动单元213。在面板驱动单元213中，根据视频信号SV来产生用于在显示面板214上显示视频所需的面板驱动信号。这个面板驱动信号被发送到显示面板214。以这种方式，在显示面板 214上显示所接收的视频。另外，在控制单元201的控制下，在适当的定时产生用于⑶I屏幕的显示信号Sui。这个显示信号Sui被提供到叠加单元212，并且被叠加在视频信号SV 上。以这种方式，诸如菜单显示和节目表等用户界面屏幕被显示在显示面板214上，同时叠加在视频上重叠。
另外，从数字调谐器211输出的音频信号SA被提供到音频信号处理单元215。在这个音频信号处理单元215中，通过实现在扬声器219的正面位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对音频信号SA进行校正处理。以这种方式，逆特性被施加于音频信号SA,并且当通过扬声器219发射音频信号SA时，该逆特性与扬声器特性叠加。即，校正了扬声器 219的扬声器特性。音频信号处理单元215的输出音频信号被提供到音频信号处理单元216。在音频信号处理单元216中，通过实现在与扬声器219的正面位置不同的位置(收听位置)处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对音频信号SA进行校正处理。以这种方式，逆特性被施加于音频信号SA，并且当通过扬声器219来发射这个音频信号SA时，该逆特性与扬声器特性叠加。即，校正了在收听位置处的扬声器219的扬声器特性。音频信号处理单元216的输出音频信号被提供到数/模转换器217，并且从数字信号被转换为模拟信号。从数/模转换器217输出的模拟音频信号在放大器218中被放大， 然后被提供到扬声器219。从扬声器219，输出与在显示面板214上显示的接收视频对应的接收视频。接下来，将描述音频信号处理单元216的数字滤波器F中的滤波器系数组h的设置处理。图22的流程图示出控制单元201中的滤波器系数的设置的处理序列的示例。在步骤ST21中，控制单元201开始处理，然后移动到步骤ST22中的处理。在步骤ST22中，控制单元201进行脉冲响应的测量。在该情况下，将音频系统的配置设置为图23中所示的配置，并且控制单元201向扬声器219提供诸如TSP(时间拉伸脉冲)信号等测量信号，并且允许这个信号从扬声器 219被发射。然后，这个发射的音频被麦克风205测量，并且获得脉冲响应。在该情况下，如图21中所示，麦克风205位于收听位置处，并且在这一点上，麦克风205构成脉冲响应测量单元。接下来，在步骤ST23中，控制单元201基于步骤ST22中测量的脉冲响应来计算要为音频信号处理单元216的数字滤波器F设置的滤波器系数组h。在该情况下，控制单元 201计算脉冲响应的逆特性，并且根据该逆特性的脉冲响应来获得滤波器系数组h (滤波器系数h0至hN)。然后，在步骤STM中，控制单元201将步骤ST23中计算的滤波器系数组h 设置于音频信号处理单元216的数字滤波器F。在这一点上，控制单元201构成滤波器系数组计算单元和滤波器系数设置单元。然后，在步骤ST25中，控制单元201结束该处理。如上所述，关于图20中所示的电视机接收机200，在视频和音频输出部206的音频系统中，通过音频信号处理单元215的校正处理来校正扬声器219所具有的固有声压频率特性或相位特性上的干扰。另外，在这个音频系统中，通过音频信号处理单元216的校正处理，能够校正由于收听位置(收听点)变得与扬声器219的正面位置不同而引起的声压频率特性或相位特性上的干扰。因此，即使当扬声器219不位于正面方向上时，也能提供高的声音质量。即，可以实现声音的良好定位和良好的声音质量。另外，在图20中所示的电视机接收机200中，可以改变音频信号处理单元216中的数字滤波器F的滤波器系数组h的设置。通过麦克风205来测量在收听位置处的脉冲响应，计算实现脉冲响应的逆特性的滤波器系数组h，并且将其设置到音频信号处理单元216 的数字滤波器F。因此，可以可靠地校正在收听位置处的声压频率特性或相位特性上的干扰。即，可以设置与使用环境兼容的滤波器系数组，作为音频信号处理单元216中的数字滤波器F的滤波器系数组h，并且可以实现高的声音质量，而与用户的实际使用环境无关。5.变型变型 1另外，在上述第二实施例中，说明了数字相框100A，并且在保存单元IOla中保存的多个滤波器系数组h对应于诸如“壁挂”或“起居室桌子(接近墙壁)，，等扬声器的安装状态。还可以包括除安装位置状态之外的安装角度状态，作为扬声器的安装位置状态。安装角度信息例如包括诸如水平位移和垂直位移等状态。变型 2另外，上述第二实施例被应用到数字相框100A，但是可以认为相同的配置也适用于例如车载音频再现系统(汽车音频系统)。即，可以保存与车内收听位置对应的多个滤波器系数组h，并且在能够校正扬声器的收听位置处的扬声器特性的音频信号处理单元中，任意地改变数字滤波器的滤波器系数组h。图M示出汽车中的收听位置的示例。在该情况下，滤波器系数保存单元保存与诸如“驾驶者座椅”、“前乘客座椅”和“后座”等每一个收听位置对应的滤波器系数组h。收听位置处的声压频率特性或相位特性上的干扰根据收听位置来改变。与图1中描述的音频信号处理单元122中的数字滤波器F的滤波器系数组h类似，通过在每一个收听位置处进行关于收听位置的脉冲测量来确定每一个收听位置处的滤波器系数组h。变型3另外，上述第三实施例适用于数字相框100B，但是可以认为相同的配置也适用于例如摄像机。即，它可适用于扬声器被一体地提供到与摄像机的显示面板部分并且存在显示面板相对于摄像机主体的多个孔径角的情况。在该情况下，通过传感器来检测显示面板的孔径角，并且自动地设置与孔径角对应的滤波器系数组h，作为校正扬声器在收听位置处的的扬声器特性的音频信号处理单元中的数字滤波器的滤波器系数组h。其他另外，上述实施例被示出为应用到电视机接收机或者数字相框。然而，出了这些设备之外，本公开的实施例还可以相似的方式应用到伴随有另一种音频再现的设备(产品)， 如摄像机、平板PC、移动电话、数字相机、笔记本PC、便携游戏机、汽车音频或坞式扬声器寸。另外，在上述实施例中，除了硬件之外，还通过软件来配置校正扬声器的扬声器特性的音频信号处理单元和校正扬声器在收听位置处的扬声器特性的音频信号处理单元。 即，可以认为使用计算机通过软件(程序)来进行这些校正处理。本公开包含与2010年10月四日提交与日本专利局的日本优先权专利申请JP 2010-244834中公开的主题相关的主题，该日本专利申请的整体内容通过引用包含于此。本领域的技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、 子组合和改变，只要它们在所附的权利要求或其等同内容的范围内即可。
权利要求
1.一种音频信号处理装置，包括两个音频信号处理单元，所述两个音频信号处理单元串行地对输入音频信号进行处理，并获得用于驱动扬声器的输出音频信号，其中，所述两个音频信号处理单元中的一个音频信号处理单元通过实现在作为所述扬声器的正面位置的第一测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理，并且另一音频信号处理单元通过实现在第二测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理，所述第二测量位置不同于作为所述扬声器的正面位置的所述第一测量位置。
2.根据权利要求1所述的音频信号处理装置，进一步包括滤波器系数组保存单元，用于保存作为所述另一音频信号处理单元的滤波器的滤波器系数组的多个滤波器系数组；滤波器系数组选择单元，用于在所述滤波器系数组保存单元中保存的所述多个滤波器系数组中选择任意的滤波器系数组；以及滤波器系数设置单元，用于将在所述滤波器系数组选择单元中选择的滤波器系数组设置于所述另一音频信号处理单元的滤波器。
3.根据权利要求2所述的音频信号处理装置，其中，在所述滤波器系数组保存单元中保存的所述多个滤波器系数组是与所述扬声器的安装状态对应的多个滤波器系数组。
4.根据权利要求2所述的音频信号处理装置，其中，在所述滤波器系数组保存单元中保存的所述多个滤波器系数组是与收听位置对应的多个滤波器系数组。
5.根据权利要求1所述的音频信号处理装置，其中，所述扬声器是与进行视频显示的显示面板布置为一体的，并且所述音频信号处理装置进一步包括滤波器系数组保存单元，用于保存与所述显示面板的安装角度对应的多个滤波器系数组，作为所述另一音频信号处理单元的滤波器系数组；安装角度检测单元，用于检测所述显示面板的安装角度；以及滤波器系数设置单元，用于基于所述安装角度检测单元的检测输出，从所述滤波器系数组保存单元中保存的多个滤波器系数组中获取与所述显示面板的安装角度对应的滤波器系数组，并且将所获取的滤波器系数组设置于所述另一音频信号处理单元的滤波器。
6.根据权利要求5所述的音频信号处理装置，其中，存在以水平位移来布置所述显示面板的情况下及以垂直位移来布置所述显示面板的情况下的两个安装角度，作为所述显示面板的安装角度。
7.根据权利要求1所述的音频信号处理装置，进一步包括 脉冲响应测量单元，用于测量在所述第二测量位置处的脉冲响应；滤波器系数组计算单元，用于计算用于实现在所述脉冲响应测量单元中测量的脉冲响应的逆特性的滤波器的滤波器系数组；以及滤波器系数设置单元，用于将所述滤波器系数组计算单元中计算的所述滤波器系数组设置于所述另一音频信号处理单元的滤波器。
8.一种音频信号处理方法，包括两个音频信号处理步骤，用于串行地对输入音频信号进行处理，并且获得用于驱动扬声器的输出音频信号，其中，在所述两个音频信号处理步骤中的一个音频信号处理步骤中，通过实现在作为所述扬声器的正面位置的第一测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理，并且在另一音频信号处理步骤中，通过实现在第二测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理，所述第二测量位置不同于作为所述扬声器的正面位置的第一测量位置。
9.一种程序，该程序使得计算机起到下述两个音频信号处理单元的作用所述两个音频信号处理单元串行地对输入音频信号进行处理，并获得用于驱动扬声器的输出音频信号，其中，所述两个音频信号处理单元中的一个音频信号处理单元通过实现在作为所述扬声器的正面位置的第一测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理，并且另一音频信号处理单元通过实现在第二测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理，所述第二测量位置不同于作为所述扬声器的正面位置的所述第一测量位置。
全文摘要
提供了音频信号处理装置、音频信号处理方法和程序。一种音频信号处理装置包括两个音频信号处理单元，所述两个音频信号处理单元串行地对输入音频信号进行处理，并获得用于驱动扬声器的输出音频信号。所述两个音频信号处理单元中的一个音频信号处理单元通过实现在作为所述扬声器的正面位置的第一测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理。另一音频信号处理单元通过实现在第二测量位置处测量的脉冲响应的逆特性的滤波器对所述输入音频信号进行校正处理，所述第二测量位置不同于作为所述扬声器的正面位置的所述第一测量位置。
文档编号H04R3/04GK102572649SQ20111033000
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月21日 优先权日2010年10月29日
发明者冲本越, 山田裕司 申请人:索尼公司