用于多声道音频的室内特征化和校正的制作方法

用于多声道音频的室内特征化和校正的制作方法
【专利摘要】装置和方法适用于对多声道扬声器配置进行特征化，从而校正扬声器室内延迟、增益和频率响应，或对子频带域校正滤波器进行配置。在用于对多声道扬声器配置进行特征化的实施例中，将宽带探测信号供给到前置放大器的每个音频输出，所述音频输出中的多个被耦合到收听环境中处于多声道配置中的扬声器。扬声器将探测信号转换为声学响应，声学响应在通过静默时段间隔开的非重叠时隙中作为声波被发送到收听环境之中。对于被探测的每个音频输出，声波被将声学响应转换为宽带电响应信号的多麦克风阵列接收。
【专利说明】用于多声道音频的室内特征化和校正
【技术领域】
[0001]本发明涉及多声道音频回放装置和方法，更具体地涉及适用于对多声道扬声器配置进行特征化(characterize)并对扬声器/室内延迟、增益和频率响应进行校正的装置和方法。
【背景技术】
[0002]家庭娱乐系统已经从简单的立体声系统转移到多声道音频系统，例如环绕声系统和更近的3D声系统，以及具有视频显示的系统。尽管这些家庭娱乐系统已经得到改进，但室内音质仍存在缺陷，例如，由来自房间内的表面的反射和/或扬声器相对于收听者的非均匀放置所导致的声音失真。由于家庭娱乐系统广泛地在家中使用，所以室内音质的改进是使家庭娱乐系统用户更好地享受其喜欢的收听环境所关心的问题。
[0003]“环绕声”是音频工程中用来指这样的声音再现系统的术语:该系统使用多个声道和扬声器来为置身于扬声器之间的收听者提供声音源的模拟放置。通过一个或多于一个的扬声器，声音可以以不同延迟和不同强度再现，从而用声音源“环绕”收听者，并由此产生更加有趣或真实的收听体验。传统的环绕声系统包括扬声器的二维配置，例如前置、中央、后置以及可能的侧置。更新的3D声系统包括扬声器的三维配置。例如，该配置可包括高以及低的前置、中央、后置或侧置扬声器。如这里使用的，多声道扬声器配置包括立体声、环绕声和3D声系统。
[0004]多声道环绕声在电 影院和家庭影院应用中使用。在一种常见的配置中，家庭影院中的收听者被五个扬声器而不是传统家庭立体声系统中使用的两个扬声器环绕。在五个扬声器中，三个放置在房间的前方，其余两个环绕扬声器位于收听/观看位置的后方或侧方(TIK? Dipolar)。新配置使用“长条形音箱”，其包括能模拟环绕声体验的多个扬声
器。在现今使用的多种环绕声格式中，Dolby Surround?.是七十年代早期为电影院开发的原始环绕格式。Dolby Digital?在1996年初次亮相。Dolby Digital?是具有六个离散音频声道并克服了 Dolby Surround?的依赖于这样的矩阵系统的某些限制的数字格式:该系统将四个音频声道组合为将存储在记录介质上的两个声道。Dolby Digital^也称为5.1声道格式，并在几年前广泛用于电影声记录。现今使用的另一格式是DTS DigitalSurround?,其提供比Dolby Digital?更高的音频品质(每秒I, 411，200对384，000位)以及许多不同的扬声器配置，例如5.1,6.1,7.1、11.2等及其变型，例如7.1前置增宽、前置增高、中央上方、侧置增高或中央增高。例如，DTS-HD?支持Blu-Ray?盘上的七个不同的7.1声道配置。
[0005]音频/视频前置放大器(或A/V控制器或A/V接收器)处理将两声道Dolby Surround?% Dolby Digital?或DTS Digital Surround?或DTS-HD⑩信号解码为相应的分立声道的工作。A/V前置放大器输出分别为左置、中央、右置、左环绕、右环绕以及重低音声道提供六个线路电平信号。这些分立的输出被馈送到多声道功率放大器，或者在具有集成接收器的情况下被内部放大，以便驱动家庭影院扬声器系统。
[0006]可能需要对A/V前置放大器进行手动设置以及精细调谐，以获得最佳的性能。在根据用户手册连接家庭影院系统之后，用于扬声器设置的前置放大器或接收器必须被配置。例如，A/V前置放大器必须知道使用中的具体环绕声扬声器配置。在许多情况下，A/V前置放大器仅仅支持默认的输出配置，如果用户不能将5.1或7.1扬声器放置在那些位置的话，他或她就只能运气不好了。几种高端A/V前置放大器支持多种7.1配置，并让用户从菜单中选择合适的室内配置。另外，各个音频声道(声道的实际数量由使用的具体环绕声格式决定)的响度应当个别地设置，以提供来自扬声器的音量的整体平衡。这种过程通过依次从各个扬声器产生噪声形式的“测试信号”并在收听/观看位置处独立地调节各个扬声器的音量而开始。为此任务推荐的工具是声压水平(SPL)计。这提供了对不同扬声器灵敏度、收听室内音质以及扬声器放置的补偿。其它因素可使得校准复杂得多，例如不对称的收听空间和/或成角度的观看区域、窗户、拱廊以及倾斜的天花板。
[0007]因此，可能希望提供这样的系统和方法:其通过调节各个音频声道的频率响应、振幅响应和时间响应，自动校准多声道声系统。另外，可能希望该方法能在环绕声系统正常运行期间进行而不打扰收听者。
[0008]题为“Auto-Calibrating Surround System” 的美国专利 N0.7, 158, 643 介绍了一种方法，其允许对环绕声系统各个声道的频率、振幅和时间响应的自动且独立的校准和调节。该系统产生通过扬声器播放并由麦克风记录的测试信号。系统处理器用测试信号对所接收的声信号进行校正，并根据校正后的信号确定白化响应。题为“Room AcousticsCorrection Device”的美国专利公开N0.2007, 0121955介绍了类似的方法。

【发明内容】

[0009]下面是为了提供对本发明某些方面的基本理解而对本发明的概述。此概述并非旨在指明本发明的关键或重要元素或是描述本发明的范围。其唯一的目的是作为对更为详细的说明以及后面给出的限定性权利要求的引言，以简化的形式给出本发明的某些概念。
[0010]本发明提供了适用于对多声道扬声器配置进行特征化，从而对扬声器/室内延迟、增益和频率响应进行校正或对子频带域校正滤波器进行配置的装置和方法。
[0011]在对多声道扬声器配置进行特征化的实施例中，将宽带探测信号供给到A/V前置放大器的每个音频输出，所述音频输出中的多个在收听环境中被耦合到多声道配置中的扬声器。扬声器将探测信号转换为声学响应，其在通过静默时段分隔开的非重叠时隙中作为声波被发送到收听环境中。对于被探测的每个音频输出，声波被多麦克风阵列接收，该阵列将声学响应转换为宽带电响应信号。在传送下一个探测信号之前的静默时段中，一个或多于一个处理器用宽带探测信号对宽带电响应信号进行解卷积以确定扬声器在每个麦克风处的宽带室内响应，计算并在存储器中记录扬声器在每个麦克风处的延迟，针对偏移了扬声器的延迟的指定时段在存储器中记录在每个麦克风处的宽带响应，并判断音频输出是否被耦合到扬声器。音频输出是否被耦合的判断可被推迟直到每个声道的室内响应被处理位置。一个或多于一个处理器可在宽带电响应信号被接收时对之进行分割，并使用例如分割的FFT对分割后的信号进行处理以形成宽带室内响应。一个或多于一个处理器可根据分割后的信号计算并持续更新希尔伯特包络(Hilbert Envelope,HE)。HE中的显著峰值可用于计算延迟并判断音频输出是否被耦合到扬声器。
[0012]基于计算得到的延迟，一个或多于一个处理器对于每个连接的声道确定到扬声器的距离以及至少第一角度(例如方位角)。如果多扬声器阵列包括两个麦克风，则处理器可解算到位于半平面内的扬声器(或者到前方、任一侧方或者到后方)的角度。如果多麦克风阵列包括三个麦克风，则处理器可解算位于由三个麦克风限定的平面内的扬声器(到前方、侧方以及到后方)的角度。如果多麦克风阵列包括处于3D布置中的四个或多于四个麦克风，则处理器可解算到位于三维空间内的麦克风的方位角和仰角。通过使用到所耦合的麦克风的这些距离和角度，一个或多于一个处理器自动选择特定的多声道配置并计算收听环境内每个扬声器的位置。
[0013]在用于对扬声器/室内频率响应进行校正的实施例中，宽带探测信号以及可能的预加重(pre-emphasize)探测信号被供给到A/V前置放大器的每个音频输出，所述音频输出中的至少多个被耦合到收听环境中处于多声道配置中的扬声器。扬声器将探测信号转换为声学响应，声学响应在通过静默时段分隔开的非重叠时隙中作为声波被发送到收听环境中。对于被探测的每个音频输出，声波被将声学响应转换为电响应信号的多麦克风阵列接收。一个或多于一个处理器用宽带探测信号对电响应信号进行解卷积以确定扬声器的在每个麦克风处的室内响应。
[0014]一个或多于一个处理器根据室内响应计算室内能量量度。一个或多于一个处理器对于高于截止频率的频率计算作为声压(sound pressure)的函数的室内能量量度的第一部分，并对于低于截止频率的频率计算作为声压和声速(sound velocity)的函数的室内能量量度的第二部分。声速根据跨麦克风阵列的声压的梯度获得。如果使用既包括宽带探测信号又包括预加重探测信号的双探测信号，则从宽带室内响应提取仅基于声压的能量量度的高频率部分，并从预加重室内响应提取基于声压和声速二者的能量量度的低频率部分。双探测信号可用于在没有声速分量的情况下计算室内能量量度，在这种情况下，预加重探测信号用于噪声整形。一个或多于一个处理器将能量量度的第一及第二部分混合以提供特定声学频带上的室内能量量度。
[0015]为了获得感知上更为适当的测量,可逐渐地(progressively)对室内响应或室内能量量度进行平滑以便在最低频率处捕捉基本上整个时间响应，而在最高频率处捕捉实质上仅仅是直接路径加上几毫秒的时间响应。一个或多于一个处理器根据室内能量量度计算滤波器系数，其用于对一个或多于一个处理器内的数字校正滤波器进行配置。一个或多于一个处理器可针对声道目标曲线、用户定义的或平滑后的版本的声道能量量度计算滤波器系数，然后，可将滤波器系数调节为共同目标曲线，该共同目标曲线可以是用户定义的或声道目标曲线的平均。一个或多于一个处理器使音频信号通过对应的数字校正滤波器并且到达扬声器以便回放到收听环境之中。
[0016]在用于产生用于多声道音频系统的子频带校正滤波器的实施例中，在A/V前置放大器的一个或多于一个处理器中提供:将音频信号下采样到P个子频带的基带的P频带过采样分析滤波器组，和对P个子频带上采样以重建音频信号的P频带过采样合成滤波器组，其中，P是整数。针对每个声道提供频谱量度。一个或多于一个处理器将每个频谱量度与声道目标曲线合并(combine)以便提供每声道的聚集频谱量度。对于每个声道，一个或多于一个处理器提取聚集频谱量度的与不同子频带对应的部分，并将频谱量度的所提取部分重新映射到基带，以便模拟分析滤波器组的下采样。一个或多于一个处理器计算到每个子频带的重新映射后的频谱量度的自动回归(AR)模型，并将每个AR模型的系数映射到最小相位全零子频带校正滤波器的系数。通过计算作为重新映射后的频谱量度的逆FFT的自相关序列并将莱文逊-德宾(Levinson-Durbin)算法应用于自相关序列以计算AR模型,一个或多于一个处理器可计算AR模型。莱文逊-德宾算法产生子频带的剩余功率估算值，其可用于选择校正滤波器的阶数。一个或多于一个处理器根据对应的系数配置P个数字全零子频带校正滤波器，其对在分析和合成滤波器组之间的P个基带音频信号进行频率校正。一个或多于一个处理器可针对声道目标曲线、用户定义的或平滑后的版本的声道能量量度计算滤波器系数，然后，可将滤波器系数调节为共同目标曲线，该共同目标曲线可以是声道目标曲线的平均。
[0017]结合附图，从下面对优选实施例的详细介绍中，本领域技术人员将会清楚本发明的这些以及其他特征和优点，在附图中:
【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1a和Ib分别是处于分析模式的收听环境和多声道音频回放系统的实施例的框图以及四面体(tetrahedral)麦克风的实施例的图示；
[0019]图2是处于回放模式的收听环境和多声道音频回放系统的实施例的框图；
[0020]图3是处于回放模式的子频带滤波器组的实施例的框图，该子频带滤波器组适用于对在分析模式中确定的扬声器/室内频率响应的偏差进行校正；
[0021 ]图4是分析模式的实施例的流程图；
[0022]图5a到5d是全通(all-pass)探测信号的时间、频率和自相关序列；
[0023]图6a到6b是预加重探测信号的时间序列和幅度谱；
[0024]图7是用于从同一频域信号产生全通探测信号和预加重探测信号的实施例的流程图；
[0025]图8是用于对探测信号发送进行调度以进行采集的实施例的图示；
[0026]图9是用于探测信号的实时采集处理以提供室内响应和延迟的实施例的框图；
[0027]图10是用于对室内响应进行后处理以提供校正滤波器的实施例的流程图；
[0028]图11是从宽带探测信号和预加重探测信号的频谱量度混合的室内频谱量度的实施例的图示；
[0029]图12是用于针对不同探测信号和麦克风组合计算能量量度的实施例的流程图；
[0030]图13是用于对能量量度进行处理以计算能量校正滤波器的实施例的流程图；以及
[0031]图14a到14c是示出用于能量量度的提取以及到基带的重新映射以便模拟分析滤波器组的下采样的实施例的图示。
【具体实施方式】
[0032]本发明提供了这样的装置和方法:其适用于对多声道扬声器配置进行特征化，对扬声器/室内延迟、增益和频率响应进行校正，或者对子频带域校正滤波器进行配置。多种装置和方法适用于自动定位空间中的扬声器以确定音频声道是否被连接，选择特定的多声道扬声器配置，并在收听环境中对各扬声器进行定位。多种装置和方法适用于提取在感知上合适的能量量度，该能量量度在低频率处既对声压又对声速进行捕捉，并在宽广的收听区域上是准确的。能量量度根据通过使用在收听环境中放置在单个位置的紧密间隔的非重合多麦克风阵列收集的室内响应得出且用于对数字校正滤波器进行配置。多种装置和方法适用于对子频带校正滤波器进行配置，以便针对由例如室内响应和扬声器响应导致的与目标响应的偏差对输入多声道音频信号的频率响应进行校正。频谱量度(例如室内频谱/能量量度)被分割(partition)并重新映射到基带以便模拟分析滤波器组的下采样。对于每个子频带独立计算AR模型，并将模型的系数映射到全零最小相位滤波器。值得注意的是，分析滤波器的形状不包括在重新映射中。子频带滤波器实现方式可被配置为对MIPS、存储器要求以及处理延迟进行平衡，并可伴随分析/合成滤波器组架构使用，如果对于其他音频处理已经存在分析/合成滤波器组架构的话。
[0033]多声道音频分析和回放系统
[0034]现在参照附图，图la_lb、2和3示出了多声道音频系统10的一实施例，该系统用于探测和分析收听环境14中的多声道扬声器配置12,以便自动选择多声道扬声器配置并在室内对扬声器进行定位，提取在宽广的收听区域上的感知上合适的频谱(例如能量)量度，并对频率校正滤波器进行配置，该系统还用于在室内校正(延迟、增益和频率)的情况下多声道音频信号16的回放。多声道音频信号16可经由线缆或卫星馈送提供，或者可从例如DVD或Blu-Ray?盘的存储介质读取。音频信号16可与被提供给电视18的视频信号成对。可替代地，音频信号16可以是不具有视频信号的音乐信号。
[0035]多声道音频系统10包括:音频源20，例如线缆或卫星接收器或是DVD或Blu-Ray?播放器，其用于提供多声道音频信号I6 ;A/V前置放大器22，其将多声道音频信号解码到音频输出24处的分立音频声道中；以及，I禹合到相应的音频输出24的多个扬声器26(电声换能器(transducer)),其将由A/V前置放大器供给的电信号转换为作为声波28发送到收听环境14之中的声学响应。音频输出24可以是硬接线到扬声器的端子或无线耦合到扬声器的无线输出。如果音频输出被I禹合到扬声器，则对应的音频声道称为被连接。扬声器可以是以离散2D或3D布局布置的个体扬声器或是各自包括被配置为对环绕声体验进行仿真的多个扬声器的长条形音箱。该系统还包括麦克风组件，麦克风组件包括一个或多于一个麦克风30以及麦克风发送盒32。一个或多于一个麦克风(声电换能器)接收与供给到扬声器的探测信号相关联的声波，并将声学响应转换为电信号。发送盒32将电信号通过有线或无线连接供给到A/V前置放大器的一个或多于一个的音频输入34。
[0036]A/V前置放大器22包括:一个或多于一个处理器36，例如通用计算机处理单元(CPU)或专用数字信号处理器(DSP)芯片，其通常具有自己的处理器存储器；系统存储器38 ;和连接到音频输出24的数模转换器和放大器40。在某些系统配置中，D/A转换器和/或放大器可以是分立的装置。例如，A/V前置放大器可向将模拟信号输出到功率放大器的D/A转换器输出校正后的数字信号。为了实现分析和回放工作模式，计算机程序指令的多种“模块”被存储在存储器、处理器或系统中，并由一个或多于一个处理器36执行。
[0037]A/V前置放大器22还包括输入接收器42，其连接到一个或多于一个音频输入34，以接收输入麦克风信号并向一个或多于一个处理器36提供分立的麦克风声道。麦克风发送盒32和输入接收器42是匹配的一对。例如，发送盒32可包括麦克风模拟前置放大器、A/D转换器和TDM (时域复用器)或A/D转换器、封装器以及USB发送器，且匹配的输入接收器42可包括模拟前置放大器和A/D转换器、SroiF接收器和TDM解复用器或USB接收器和解封装器。A/V前置放大器可包括用于各个麦克风信号的音频输入34。可替代地，多个麦克风信号可复用为单个信号并供给到单个音频输入34。
[0038]为了支持分析工作模式(在图4中示出)，A/V前置放大器设有探测产生和发送调度模块44以及室内分析模块46。如图5a-5d、6a-6b、7以及8所详细示出的，模块44产生宽带探测信号以及可能的成对预加重探测信号，并根据调度在由静默时段分隔开的非重叠时隙内经由A/D转换器和放大器40将探测信号发送到各个音频输出24。就输出是否耦合到扬声器对各个音频输出24进行探测。模块44将一个或多于一个探测信号以及发送调度提供给室内分析模块46。如图9到14详细示出的，模块46根据发送调度对麦克风信号和探测信号进行处理，以便自动选择多声道扬声器配置并在室内对扬声器进行定位，提取在宽广的收听区域上的感知上合适的频谱(能量)量度，并对频率校正滤波器(例如子频带频率校正滤波器)进行配置。模块46在系统存储器38中存储扬声器配置、扬声器位置以及滤波器系数。
[0039]麦克风30的数量和布局影响分析模块选择多声道扬声器配置并定位扬声器以及提取在宽广收听区域上有效的感知上合适的能量量度的能力。为了支持这些功能，麦克风布局必须提供一定量的多样性，以便在两个或三个维度对扬声器进行“定位”并计算声速。一般地，麦克风是非重合的，并具有固定的间距。例如，单个麦克风仅仅支持到扬声器的距离的估算。一对麦克风支持对到扬声器的距离以及半平面(前、后或任一侧)内的例如方位角的角度的估算以及对单个方向上的声速的估算。三个麦克风支持对到扬声器的距离以及整个平面(前、后以及两侧)内的方位角的估算以及对三维空间中的声速的估算。位于三维球上的四个或多于四个的麦克风支持对到扬声器的距离的估算以及对整个三维空间内仰角和方位角的估算以及对三维空间内声速的估算。
[0040]图1b示出了对于四面体麦克风阵列的情况以及对于特别选择的坐标系的多麦克风阵列48的实施例。四个麦克风30被放置在四面体对象(“球”)49的顶点处。所有麦克风假设是全向的，即麦克风信号表示不同位置处的压力测量。麦克风1、2和3位于X，y平面，麦克风I位于坐标系的原点，且麦克风2和3与X轴等距。麦克风4位于X，y平面之夕卜。各麦克风之间的距离相等并用d表示。到达方向(DOA)表示声波到达方向(用于在附录A中的定位过程)。麦克风间隔“d”代表需要小间隔以准确计算高达500Hz到IkHz的声速以及需要大间隔以准确定位扬声器的折衷。大约8.5到9cm的间隔满足这两个要求。
[0041]为了支持回放工作模式，A/V前置放大器设有输入接收器/解码器模块52和音频回放模块54。输入接收器/解码器模块52将多声道音频信号16解码到分立的音频声道。例如，多声道音频信号16可以以标准两声道格式递送。模块52处理将两声道DolbySurrounds Dolby Digital、DTS Digital Surround? 或DTS-HD?.信号解码到相应的分
立音频声道的工作。模块54处理各个音频声道，以便进行一般化的格式转换以及扬声器/室内校准和校正。例如，模块54可执行上混频或下混频、扬声器重新映射或虚拟化，应用延迟、增益或极性补偿，执行低音管理并执行室内频率校正。模块54可使用由分析模式产生并存储在系统存储器38中的频率校正参数(例如延迟和增益调节以及滤波器系数)来对于每个音频声道配置一个或多于一个的数字频率校正滤波器。频率校正滤波器可在时域、频域或子频带域中实现。使每个音频声道通过其频率校正滤波器并转换为对扬声器进行驱动的模拟音频信号以产生声学响应，声学响应作为声波被发送到收听环境中。
[0042]图3示出了在子频带域中实现的数字频率校正滤波器56的实施例。滤波器56包括P频带复合非临界(non-critically)采样分析滤波器组58、包括用于P个子频带的P个最小相位FIR (有限脉冲响应)滤波器62的室内频率校正滤波器60以及P频带复合非临界采样合成滤波器组64，其中，P是整数。如所示出的，室内频率校正滤波器60已经加到已有的滤波器架构，例如DTS ΝΕ0-Χ?,其在子频带域中执行一般化的上混频/下混频/扬声器重新映射/虚拟化功能66。基于子频带的室内频率校正的主要计算在于分析和合成滤波器组的实现。将室内校正加到已有的子频带架构(例如DTS ΝΕ0-Χ?)所施加的处理要求的增量增大是最小的。
[0043]通过使音频信号(例如输入的PCM采样)首先通过过采样分析滤波器组58、接着在各个频带中独立应用适当地具有不同长度的最小相位FIR校正滤波器62、最后应用合成滤波器组64以产生频率校正后的输出PCM音频信号，在子频带域中进行频率校正。由于频率校正滤波器被设计为最小相位，所以子频带信号即使在经过不同长度滤波器后仍是在频带之间时间对准的。因此，这种频率校正方法所引入的延迟仅仅由分析以及合成滤波器组的链中的延迟决定。在具有64频带过采样复合滤波器组的特定实施方式中，此延迟小于20毫秒。
[0044]采集、室内响应处理和滤波器构建
[0045]图4示出了对于分析工作模式的实施例的高层次流程图。一般地，分析模块产生宽带探测信号以及可能的预加重探测信号，根据调度将探测信号经过扬声器作为声波发送到收听环境中，并记录在麦克风阵列处检测到的声学响应。模块计算在各个麦克风及各个探测信号处的各个扬声器的延迟和室内响应。这种处理可以在发送下一个探测信号之前“实时”进行，或在所有探测信号已被发送且麦克风信号已被记录之后离线进行。模块对室内响应进行处理，以计算各个扬声器的频谱(例如能量)量度，并使用频谱量度，计算频率校正滤波器和增益调节。再一次地，这种处理可在发送下一探测信号之前的静默时段中或是离线进行。采集和室内响应处理是实时还是离线进行是以每秒百万条指令计的计算、存储器以及整体采集时间的折衷，并依赖于特定A/V前置放大器的资源和要求。模块使用计算得到的各个扬声器的延迟来对于各个连接的声道确定到扬声器的距离以及至少是方位角，并使用该信息来自动选择特定的多声道配置以及计算收听环境中各个扬声器的位置。
[0046]分析模式通过初始化系统参数以及分析模块参数而开始(步骤70)。系统参数可包括可用声道的数量(NumCh)、麦克风的数量(NumMics)以及基于麦克风灵敏度、输出电平等的输出音量设置。分析模块参数包括一个或多于一个探测信号S (宽带)和PeS (预加重)以及用于将信号发送到各个可用声道的调度。一个或多于一个探测信号可存储在系统存储器中或在分析发起时产生。调度可存储在系统存储器中或在分析发起时产生。调度将一个或多于一个探测信号供给到音频输出，使得各个探测信号在由静默时段分隔的非重叠时隙中作为声波被扬声器发送到收听环境中。静默时段的范围将至少部分地依赖于在发送下一个探测信号之前是否执行任何处理。[0047]第一探测信号S是宽带序列，其以在指定声学频带上基本恒定的幅度谱为特征。与声学频带内的恒定幅度谱的偏差牺牲信噪比(SNR)，其影响室内和校正滤波器的特征化。系统规格可规定与声学频带上的常数的最大dB偏差。第二探测信号PeS是预加重序列，其以应用到基带序列的预加重函数为特征，该函数在指定的声学频带的一部分上提供放大的幅度谱。预加重序列可从宽带序列得出。一般地，第二探测信号可对于部分或全部与指定声学频带重叠的特定目标频带内的噪声整形或衰减有用。在特定的应用中，预加重函数的幅度与在和指定声学频带的低频率区域重叠的目标频带中的频率成反比。当与多麦克风阵列结合使用时，双探测信号提供在噪声存在时更具鲁棒性的声速计算。
[0048]前置放大器的探测产生和发送调度模块根据调度发起一个或多于一个探测信号的发送以及一个或多于一个麦克风信号P和PeP的捕捉(步骤72)。一个或多于一个探测信号(S和PeS)以及捕捉的一个或多于一个麦克风信号(P和PeP)被提供给室内分析模块，以进行室内响应采集(步骤74)。这种采集输出室内响应——或是时域室内脉冲响应(RIR)或是频域室内频率响应(RFR)——以及各个扬声器在各个所捕捉的麦克风信号处的延迟。
[0049]一般地，采集过程涉及用探测信号对一个或多于一个麦克风信号的解卷积，以便提取室内响应。宽带麦克风信号用宽带探测信号进行解卷积。预加重的麦克风信号可用预加重的麦克风信号或其基带序列——其可以是宽带探测信号——进行解卷积。将预加重麦克风信号用其基带序列进行解卷积将预加重函数叠加到室内响应上。
[0050]解卷积可通过计算麦克风信号的FFT(快速傅立叶变换)、计算探测信号的FFT并将麦克风频率响应除以探测频率响应以构成室内频率响应(RFR)来进行。通过计算RFR的逆FFT来提供RIR。通过记录整体麦克风信号并对整体麦克风信号和探测信号计算单次FFT，解卷积可“离线”进行。这可在探测信号之间的静默时段进行，然而，静默时段的持续时间可能需要增大以容纳计算。可替代地，对于所有声道的麦克风信号可在任何处理开始之前记录并存储在存储器中。通过在其被捕捉时将麦克风信号分割为块并基于分割来对麦克风和探测信号计算FFT，解卷积可“实时”进行(见图9)。“实时”方法倾向于减小存储器要求，但增大采集时间。
[0051]采集也需要对于各个扬声器计算各个所捕捉的麦克风信号处的延迟。延迟可根据探测信号和麦克风信号使用许多不同的技术计算，包括信号互相关、交叉频谱相位或分析包络，例如希尔伯特包络(HE)。例如，延迟可对应于HE中的显著峰值(例如，超过所定义阈值的最大峰值)的位置。产生时域序列的例如HE的技术可在峰值附近内插，以便用采样间隔时间精度的一部分(fraction)在更精细的时间尺度上计算新的峰值位置。采样间隔时间是接收到的麦克风信号被采样的间隔，并应当选择为小于或等于要被采样的最大频率的倒数的一半，如现有技术中已知的那样。
[0052]采集还需要判断音频输出是否实际上耦合到扬声器。如果端子未被耦合，则麦克风仍将拾取并记录任何环境信号，但互相关、交叉频谱相位/分析包络将不表现出指示扬声器连接的显著峰值。采集模块记录最大峰值，并将之与阈值进行比较。如果峰值超过峰值，则将SpeakerActivityMask[nch]设置为真,并将音频声道看作连接的。这种判断可在静默时段期间作出或在离线作出。
[0053]对于各个连接的音频声道，分析模块对各个麦克风处来自各个扬声器的延迟和室内响应(RIR或RFR)进行处理，并输出各个扬声器的室内频谱量度(步骤76)。这种室内响应处理可在发送下一个探测信号之前的静默时段期间进行或在所有探测和采集结束后离线进行。最简单而言，室内频谱量度可包括单个麦克风的RFR，可能在多个麦克风上被平均，并可能被混合以便使用较高频率处的宽带RFR以及较低频率处的预加重RFR。室内响应的进一步的处理可得出感知上更为合适的频谱响应以及在更宽广的收听区域上有效的频谱响应。
[0054]除通常的增益/距离问题之外，标准室内(收听环境)存在几个声学问题，其影响可测量、计算以及应用室内校正的方式。为了理解这些问题，应当考虑感知问题。特别地，“第一到达”——也称为人类听觉中的“优先效应”——的作用在成像和音色的实际感知中起着作用。在除消音室以外的任何收听环境中，“直接”音色一其意味着声音源的实际感知音色一受到第一到达(直接来自扬声器/仪器的)声音和最初的几次反射的影响。在理解此直接音色之后，收听者将该音色和房间内反射的、后来的声音的音色进行比较。这例如有助于类似于前/后消歧等问题，因为头部相关传递函数(HRTF)对耳朵的直接对(vs.)全空间功率响应的影响的比较是已知的并且学会使用的。一种考虑是，如果直接信号具有与加权非直接信号相比更高的频率，则其通常听起来是“前方的”，而缺少高频的直接信号将定位在收听者的后方。这种效应从大约2kHz以上是最强的。由于听觉系统的本性，从低频截止到大约500Hz的信号通过一种方法定位，而高于它的信号通过另一方法定位。
[0055]除了由于第一到达引起的高频感知效应以外，物理声学在室内补偿中占很大一部分。大多数扬声器并不具有整体平坦的功率辐射曲线，即使对第一到达而言它们确实接近这种理想。这意味着与在较低频率处相比，收听环境在较高频率处将由较小的能量驱动。这单独地意味着如果使用长期能量平均进行补偿计算，则将对直接信号施加不希望的预加重。遗憾的是，情况因典型的室内音质而恶化，这是因为通常在较高频率处，墙壁、家具、人等将吸收更多能量，这降低室内能量存储(即T60)，导致长期测量具有对直接音色的更大误导关系。
[0056]因此，我们的方法在较低频率(由于耳蜗滤波器的较长脉冲响应)处以长的测量时段并在较高频率处以较短的测量时段在由实际耳蜗力学决定的直接声音范围中进行测量。从较低频率到较高频率的转变是平滑地变化的。此时间间隔可由t=2/ERB带宽规则近似，其中，ERB是直到“t”达到几毫秒的下限为止的等效矩形带宽，在该下限时刻，听觉系统中的其他因素暗示时间不应进一步缩短。这种“逐渐平滑”可以在室内脉冲响应或室内频谱量度上执行。也可执行逐渐平滑，以提升感知收听。感知收听促进收听者处理双耳处的音频信号。
[0057]在低频率即长波长处，与声压或任何速度轴单独比较，声音能量在不同位置上变化很小。使用来自非重合多麦克风阵列的测量结果，模块在低频率处计算总能量量度，其不仅考虑到声压，而且考虑到声速，优选为在所有方向上的。通过这样做，模块从一点捕捉室内在低频率处的实际存储能量。这方便地允许A/V前置放大器避免在存在过多存储——即使是测量点处的压力并未揭示这种存储——的频率处向室内辐射能量，因为压力零将与体积速度的最大值一致。当与多麦克风阵列结合使用时，双探测信号提供在噪声存在的情况下更具鲁棒性的室内响应。
[0058]分析模块使用室内频谱(例如，能量)量度来计算对于各个连接的音频声道的频率校正滤波器和增益调整，并将参数存储在系统存储器中(步骤78)。许多不同的架构，包括时域滤波器(例如，FIR或IIR)、频域滤波器(例如，通过重叠相加、重叠保存实现的FIR)及子频带域滤波器，可用于提供扬声器/室内频率校正。极低频率处的室内校正需要具有可容易达到几百毫秒持续时间的脉冲响应的校正滤波器。在每周期所需要的操作方面，实现这些滤波器的最有效的方式是在频域中使用重叠保存(overlap-save)或重叠相加(overlap-add)方法。由于所需FFT的大尺寸，继承延迟和存储器需求对某些消费类电子应用来说可能是难以接受的。如果使用分割FFT方法，延迟可减少，而付出的代价是每周期操作数量的增大。然而，此方法仍然有高存储器需求。当处理在子频带域中执行时，有可能对每周期所需操作数量、存储器需求以及处理延迟之间的折衷进行精细调节。子频带域中的频率校正可有效利用不同频率区域中不同阶的滤波器，尤其是在极少数子频带中的滤波器(如在具有极少低频率频带的室内校正情况下)具有与所有其他子频带中的滤波器相比远远更高的阶数的情况下。如果捕捉的室内响应在较低频率处使用长测量时段并且向着较高频率使用逐渐较短的测量时段来处理，则随着从低频率向高频率进行滤波，室内校正滤波需要甚至更低阶的滤波器。在这种情况下，基于子频带的室内频率校正滤波方法提供与使用重叠保存或重叠相加方法的快速卷积类似的计算复杂度；然而，子频带域方法以低得多的存储器需求以及低得多的处理延迟实现这一点。
[0059]一旦所有音频声道都已得到处理，分析模块自动选择扬声器的特定多声道配置，并计算收听环境内的各个扬声器的位置(步骤80)。模块使用从各个扬声器到各个麦克风的延迟来确定距离和至少方位角，以及优选为在定义的3D坐标系中到扬声器的仰角。模块解算方位角和仰角的能力取决于麦克风的数量以及接收到的信号的多样性。模块将延迟重新调节为对应于从扬声器到坐标系原点的延迟。基于给定的系统电子传播延迟，模块计算对应于从扬声器到原点的空气传播的绝对延迟。基于此延迟以及恒定的声速，模块计算到各个扬声器的绝对距离。
[0060]使用各个扬声器的距离和角度，模块选择最接近的多声道扬声器配置。由于房间的物理特征或是用户失误或偏好，扬声器位置可能并不与支持的配置精确对应。预定义扬声器位置的表格——其依据行业标准适当地规定——被保存在存储器中。标准环绕声扬声器近似位于水平面中一例如，仰角大致为零一并指定方位角。任何高度的扬声器可具有例如30和60度之间的仰角。下面是这种表格的实例。
【权利要求】
1.一种用于对多声道扬声器配置进行特征化的方法，包括: 产生第一探测信号； 将第一探测信号供给到多个音频输出，所述多个音频输出被耦合到收听环境中以多声道配置定位的相应的电声换能器，以便将第一探测信号转换为第一声学响应，并依次将声学响应在通过静默时段间隔开的非重叠时隙中作为声波发送到收听环境中；以及对于每个所述音频输出， 在包括至少两个非重合声电换能器的多麦克风阵列处接收声波，所述声电换能器的每个将声学响应转换成第一电响应信号； 用第一探测信号对第一电响应信号进行解卷积以便确定所述电声换能器的在每个所述声电换能器处的第一室内响应； 计算所述电声换能器的在每个所述声电换能器处的延迟并将所述延迟记录在存储器中；以及 针对偏移了所述电声换能器的在每个所述声电换能器处的延迟的指定时段，在存储器中记录第一室内响应； 基于到每个所述声电换能器的延迟，确定到每个所述电声换能器的距离以及至少第一角度；以及 使用到所述电声换能器的距离以及至少所述第一角度，自动选择特定的多声道配置并计算收听环境内在那个 多声道配置中每个电声换能器的位置。
2.根据权利要求1的方法，其中，计算延迟的步骤包括: 处理每个所述第一电响应信号以及第一探测信号以产生时间序列； 将在所述时间序列中存在或不存在显著峰值检测为指示出音频输出是否被耦合到电声换能器；以及 将峰值的位置计算为延迟。
3.根据权利要求1的方法，其中，在第一电响应在声电换能器处被接收时，第一电响应信号被分割为块并被用第一探测信号的分割进行解卷积，且其中，在发送下一探测信号之前的静默时段中，延迟和第一室内响应被计算并记录到存储器。
4.根据权利要求3的方法，其中，用第一探测信号的分割对分割后的第一响应信号进行解卷积的步骤包括: 预先计算并存储非负频率的长度为K*N/2的时间反演第一探测信号的K个分割后的N点快速傅立叶变换(FFT)的集合，作为探测矩阵； 计算第一电响应信号的N/2个样本的连续重叠块的N点FFT并将非负频率的N/2+1个FFT系数存储为分割； 累积K个FFT分割作为响应矩阵； 执行响应矩阵与探测矩阵的快速卷积以提供当前块的N/2+1个点的频率响应； 通过到负频率的共轭对称扩展计算频率响应的N点逆FFT以形成当前块的第一候选室内响应；以及 附加连续块的第一候选室内响应以形成第一室内响应。
5.根据权利要求4的方法，其中，估算延迟的步骤包括: 在负频率值被设置为零的情况下计算频率响应的N点逆FFT以产生希尔伯特包络(HE)； 在连续块上跟踪HE的最大值以便更新对延迟的计算。
6.根据权利要求5的方法，进一步包括: 在第一探测信号之后，将第二预加重探测信号供给到所述多个音频输出中的每个音频输出以记录第二电响应信号； 用第一探测信号的分割对第二响应信号的重叠块进行解卷积以产生第二候选室内响应的序列；以及 使用第一探测信号的延迟来附加连续的第二候选室内响应以形成第二室内响应。
7.根据权利要求1的方法，其中， 如果所述多麦克风阵列仅仅包括两个声电换能器，则计算到位于半平面上的电声换能器的至少所述第一角度； 如果所述多麦克风阵列仅仅包括三个声电换能器，则计算到位于平面上的电声换能器的至少所述第一角度；以及 如果所述多麦克风阵列包括四个或多于四个声电换能器，则计算到以三维方式定位的电声换能器的作为仰角以及方位角的至少所述第一角度。
8.一种用于对回放多声道音频的收听环境进行特征化的方法，包括: 产生第一探测信号； 将第一探测信号供给到收听环境中的以多声道配置定位的多个电声换能器中的每个电声换能器，以便将第一探测信号`转换为第一声学响应，并依次将声学响应在非重叠时隙中作为声波发送到收听环境中；以及对于每个所述电声换能器， 在包括至少两个非重合声电换能器的多麦克风阵列处接收声波，所述声电换能器的每个将声学响应转换成第一电响应信号； 用第一探测信号对第一电响应信号进行解卷积以确定每个电声换能器的室内响应；对于高于截止频率的频率，根据室内响应计算作为声压的函数的室内能量量度的第一部分； 对于低于截止频率的频率，根据室内响应计算作为声压和声速的函数的室内能量量度的第二部分； 混合能量量度的第一部分和第二部分以提供在指定声学频带上的室内能量量度；以及 根据室内能量量度计算滤波器系数。
9.根据权利要求8的方法，其中，处理器根据室内能量量度来计算滤波器系数。
10.根据权利要求9的方法，进一步包括以下步骤: 使用滤波器系数来配置处理器中的数字校正滤波器。
11.根据权利要求10的方法，进一步包括以下步骤: 接收多声道音频信号； 用处理器对多声道音频信号进行解码以形成用于每个所述电声换能器的音频信号；使每个所述音频信号通过对应的数字校正滤波器以形成校正后的音频信号；以及将每个所述校正后的音频信号供给到对应的电声换能器，以便将校正后的音频信号转换成声学响应并将声学响应作为声波发送到收听环境中。
12.根据权利要求8的方法，进一步包括: 对室内响应或室内能量量度逐渐地进行平滑以使得较大的平滑被应用于较高的频率。
13.根据权利要求12的方法，其中，对室内响应逐渐地进行平滑的步骤包括对室内响应应用时变滤波器，在所述时变滤波器中，滤波器的低通响应的带宽随时间逐渐地变小。
14.根据权利要求12的方法，其中，对室内能量量度逐渐地进行平滑的步骤包括用可变遗忘因子来应用前向及后向频域平均。
15.根据权利要求8的方法，其中，能量量度的第二部分通过以下步骤来计算: 根据室内响应来计算作为声压的函数的第一能量分量； 根据所述室内响应来计算压力梯度； 对压力梯度应用依赖于频率的加权以计算声速分量； 根据声速分量来计算第二能量分量；以及 计算作为第一能量分量和第二能量分量的函数的能量量度的第二部分。
16.根据权利要求15的方法，其中，计算压力梯度的步骤以及对压力梯度应用依赖于频率的加权以计算声速分量的步骤直接根据室内响应一体化地执行。
17.根据权利要求15的方法，其中，计算第一能量分量包括: 对至少两个所述声电换能器的室内响应取平均以计算平均频率响应；以及 根据平均频率响应来计算第一能量分量。
18.根据权利要求8的方法，其中，所述第一探测信号是以在指定声学频带上基本上恒定的幅度谱为特征的宽带序列，所述方法进一步包括: 产生第二探测信号，所述第二探测信号是预加重序列，所述预加重序列以如下预加重函数为特征:所述预加重函数具有与应用到基带序列的频率成反比的幅度谱，所述预加重函数提供在指定声学频带的低频率部分上的放大的幅度谱； 将第二探测信号供给到每个电声换能器，以便将第二探测信号转换为第二声学响应并在非重叠时隙中将第二声学响应作为声波发送到收听环境中； 对于每个所述电声换能器， 用所述至少两个非重合声电换能器在多麦克风阵列处接收所述第一探测信号和第二探测信号的声波，所述声电换能器的每个将声学响应转换成作为声压的量度的第一电响应信号和第二电响应信号； 分别用第一探测信号和基带序列对第一电响应信号以及第二电响应信号进行解卷积，以确定每个电声换能器的第一室内响应以及第二室内响应； 对于高于截止频率的频率，根据第一室内响应计算作为声压的函数的室内能量量度的第一部分； 对于低于截止频率的频率，根据第二室内响应计算作为声压和声速的函数的室内能量量度的第二部分； 混合能量量度的第一部分和第二部分以提供指定声学频带上的室内能量量度；以及 根据室内能量量度来计算滤波器系数。
19.根据权利要求18的方法，其中，宽带序列是基带序列，所述预加重函数被应用于基带序列以产生预加重序列。
20.根据权利要求19的方法，其中，宽带序列包括:以在指定声学频带上基本上恒定的幅度谱以及具有比任意非零滞后值高至少30dB的零滞后值的自相关序列为特征的全通序列。
21.根据权利要求20的方法，其中，通过以下步骤形成全通序列: 产生-JI与+ JI之间的随机数序列； 应用重叠的高通滤波器和低通滤波器以便对随机数序列进行平滑； 产生平滑后的随机数序列的具有单一幅度和相位的频域中的全通探测信号； 对全通探测信号执行逆FFT以形成全通序列，且其中，预加重序列通过以下步骤形成: 对频域中的全通探测信号应用预加重函数以便形成频域中的预加重探测信号；以及 对预加重探测信号执行逆FFT以形成预加重序列。
22.根据权利 要求18的方法，其中，通过以下步骤来计算能量量度的第二部分: 根据第二室内响应来计算作为声压的函数的第一能量分量； 根据所述第二室内响应来计算压力梯度； 根据压力梯度来计算声速分量； 根据声速分量来计算第二能量分量；以及 计算作为第一能量分量和第二能量分量的函数的能量量度的第二部分。
23.根据权利要求22的方法，其中，通过以下步骤来计算第一能量分量: 根据至少两个所述声电换能器的第二室内响应来计算平均预加重频率响应； 对预加重平均频率响应应用去加重缩放；以及 根据平均预加重频率响应来计算第一能量分量。
24.根据权利要求22的方法，其中，计算压力梯度的步骤以及对压力梯度应用依赖于频率的加权以计算声速分量的步骤直接根据室内响应一体化地执行。
25.根据权利要求22的方法，其中，能量量度的第二部分是第一能量分量和第二能量分量的和。
26.根据权利要求8的方法，其中，用于每个声道的滤波器系数是通过比较室内能量量度与声道目标曲线来计算的，所述方法进一步包括对室内能量量度应用频率平滑以定义声道目标曲线。
27.根据权利要求26的方法，进一步包括: 对声道目标曲线取平均以形成共同目标曲线；以及 对每个校正滤波器应用校正以补偿声道目标曲线与共同目标曲线之间的差异。
28.—种产生用于多声道音频系统的校正滤波器的方法，包括: 提供对于P个子频带将音频信号下采样到基带的P频带过采样分析滤波器组以及对P个子频带进行上采样以重建音频信号的P频带过采样合成滤波器组，其中，P是整数； 提供每个声道的频谱量度； 将每个所述频谱量度与声道目标曲线合并以提供每一声道的聚集频谱量度； 对于至少一个声道， 提取对应于不同子频带的聚集频谱量度的部分； 将频谱量度的所提取部分重新映射至基带以模拟分析滤波器组的下采样； 估算到每个子频带的重新映射后的频谱量度的自动回归(AR)模型；以及 将每个所述AR模型的系数映射到最小相位全零子频带校正滤波器的系数；以及根据对应参数配置P个数字全零子频带校正滤波器，所述P个数字全零子频带校正滤波器对在分析滤波器组与合成滤波器组之间的P个基带音频信号进行频率校正。
29.根据权利要求28的方法，其中，频谱量度包括室内频谱量度。
30.根据权利要求28的方法，其中，P个子频带具有均匀的带宽并且是重叠的。
31.根据权利要求28的方法，其中，频谱量度在较高频率处具有逐渐减小的分辨率。
32.根据权利要求28的方法，其中，通过以下步骤来计算AR模型: 计算作为重新映射后的频谱量度的逆FFT的自相关序列；以及 对自相关序列应用莱文逊-德宾算法以计算AR模型。
33.根据权利要求32的方法，其中，莱文逊-德宾算法产生子频带的剩余功率估算值，所述方法进一步包括: 基于子频带的剩余功率估算值来选择校正滤波器的阶数。
34.根据权利要求28的方法，其中，声道目标曲线是用户选择的目标曲线。
35.根据权利要求28的方法，进一步包括对声道室内频谱响应应用频率平滑以定义声道目标曲线。
36.根据权利要求28的方法，进一步包括: 提供所有所述声道的共同目标曲线；以及 对每个校正滤波器应用校正以补偿声道目标曲线与共同目标曲线之间的差异。
37.根据权利要求33的方法，进一步包括对声道目标曲线取平均以形成共同目标曲线。
38.一种用于处理多声道音频的装置，包括: 多个音频输出，用于驱动稱合到其的相应的电声换能器，所述电声换能器在收听环境中以多声道配置定位； 一个或多于一个音频输入，用于从耦合到其的多个声电换能器接收第一电响应信号； 耦合到所述一个或多于一个音频输入的输入接收器，用于接收多个第一电响应信号； 装置存储器，以及 一个或多于一个处理器，适用于实现以下模块， 探测产生和发送调度模块，适用于: 产生第一探测信号，以及 在通过静默时段间隔开的非重叠时隙中将第一探测信号供给到多个音频输出中的每个音频输出， 室内分析模块，适用于， 对于每个所述音频输出，用第一探测信号对第一电响应信号进行解卷积以确定在每个所述声电换能器处的第一室内响应，计算并在装置存储器中记录在每个所述声电换能器处的延迟，并且针对偏移了在每个所述声电换能器处的延迟的指定时段在装置存储器中记录第一室内响应， 基于每个所述电声换能器的在每个所述声电换能器处的延迟，确定到电声换能器的距离以及至少第一角度，以及 通过使用到电声换能器的距离以及至少第一角度，自动选择特定的多声道配置并计算收听环境内在那个多声道配置中每个电声换能器的位置。
39.根据权利要求38的装置，其中，室内分析模块适用于在第一电响应被接收时将第一电响应信号分隔为重叠的块并用第一探测信号的分割对每个块进行解卷积，以及在发送下一探测信号之前的静默时段中计算并记录延迟以及第一室内响应。
40.一种用于处理多声道音频的装置，包括: 多个音频输出，用于驱动耦合到其的相应的电声换能器； 一个或多于一个音频输入，用于从耦合到其的至少两个非重合声电换能器接收第一电响应信号； 耦合到所述一个或多于一个音频输入的输入接收器，用于接收多个第一电响应信号； 装置存储器，以及 一个或多于一个处理器，适用于实现以下模块， 探测产生和发送调度模块，适用于: 产生第一探测信号，以及 在通过静默时段间隔开的非重叠时隙中将第一探测信号供给到多个音频输出中的每个音频输出； 室内分析模块，适用于对于每个所述电声换能器: 用第一探测信号对第一电响应信号进行解卷积以便确定电声换能器的在每个声电换能器处的室内响应； 对于高于截止频率的频率，根据室内响应计算作为声压的函数的室内能量量度的第一部分； 对于低于截止频率的频率，根据室内响应计算作为声压和声速的函数的室内能量量度的第二部分； 混合能量量度的第一部分和第二部分以提供指定声学频带上的室内能量量度；以及 根据室内能量量度来计算滤波器系数。
41.根据权利要求40的装置，其中，第一探测信号是以在指定声学频带上基本上恒定的幅度谱为特征的宽带序列，且其中，探测产生和发送调度模块适用于产生第二探测信号并将第二探测信号供给到每个电声换能器，所述第二探测信号是以如下预加重函数为特征的预加重序列，所述预加重函数具有与应用到基带序列的频率成反比的幅度谱并且提供在指定声学频带的低频率部分上的放大的幅度谱，且其中，分析模块适用于将第二探测信号的声学响应转换成第二电响应信号，并用基带序列对那些第二电响应信号进行解卷积以便确定电声换能器的在每个声电换能器处的第二室内响应，对于高于截止频率的频率，根据第一室内响应计算作为声压的函数的室内能量量度的第一部分，对于低于截止频率的频率，根据第二室内响应计算作为声压和声速的函数的室内能量量度的第二部分，以及，混合能量量度的第一部分和第二部分以提供指定声学频带上的室内能量量度。
42.根据权利要求41的装置，其中，分析模块适用于通过以下操作来计算能量量度的第二部分: 根据第二室内响应来计算作为声压的函数的第一能量分量； 根据第二室内响应来估算压力梯度； 根据压力梯度来估算声速分量； 根据声速分量来计算第二能量分量；以及计算作为第一能量分量和第二能量分量的函数的能量量度的第二部分。
43.一种用于产生用于多声道音频系统的校正滤波器的装置， 一个或多于一个处理器，适用于对于至少一个音频声道实现以下模块， 回放模块，适用于提供对于P个子频带将音频信号下采样到基带的P频带过采样分析滤波器组、P个最小相位全零子频带校正滤波器以及对P个子频带进行上采样以重建音频信号的P频带过采样合成滤波器组，其中，P是整数，以及 分析模块，适用于将频谱量度与声道目标曲线合并以提供聚集频谱量度，提取并重新映射聚集频谱量度的对应于不同子频带的部分到基带以模拟分析滤波器组的下采样，计算到每个子频带的重新映射后的频谱量度的自动回归(AR)模型，并将每个所述AR模型的系数映射到回放模块中的对应的最小相位全零子频带校正滤波器的系数。
44.根据权利要求43的装置，其中，分析模块通过以下操作来计算AR模块: 计算作为重新映射后的频谱量度的逆FFT的自相关序列；以及 对自相关序列应用莱文逊-德宾算法以计算AR模型。
45.一种对收听环境进行特征化的方法，包括: 产生第一探测信号，所述第一探测信号是以在指定声学频带上基本上恒定的幅度谱以及具有比任意非零滞后值至少高30dB的零滞后值的自相关序列为特征的宽带序列； 产生第二探测信号，所述第二探测信号是以应用到基带序列的预加重函数为特征的预加重序列，所述预加重函数提供`在与指定声学频带重叠的指定目标频带上的放大的幅度谱； 将第一探测信号和第二探测信号供给到多声道音频系统中的多个电声转换器中的每个电声转换器，以便将第一探测信号和第二探测信号转换成第一及第二声学响应，并且在非重叠时隙中依次将声学响应作为声波发送到收听环境中；以及对于每个所述电声转换器， 在一个或多于一个声电换能器处接收声波以便将声学响应转换成第一电响应信号和第二电响应信号； 对第一电响应信号和第二电响应信号进行解卷积以确定第一室内响应和第二室内响应； 对于目标频带外的频率，根据第一室内响应计算第一频谱量度； 对于目标频带内的频率，根据第二响应计算第二频谱量度； 混合第一频谱量度和第二频谱量度以提供指定声学频带上的频谱量度。
46.根据权利要求45的方法，其中，第一探测信号的宽带序列提供第二探测信号的基带序列。
【文档编号】H04R5/02GK103621110SQ201280030337
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年5月9日 优先权日:2011年5月9日
【发明者】Z·菲左, J·D·约翰斯顿 申请人:Dts（英属维尔京群岛）有限公司