中的扬声器设 置。随后，通过修改的MELMS算法对每个矩阵Pi(z)自适应地确定K个均衡滤波器的一组 均衡滤波器系数1 (z)。IXK个均衡滤波器然后被叠加和应用，如图65所示。
[0221] 图65是相应地产生的IXK个均衡滤波器的应用的流程图，均衡滤波器形成I个 滤波器矩阵6501-6506以在驾驶员的位置处根据5. 1标准提供I = 6个虚拟声源用于近似 声音再现。根据5.1标准，与扬声器位置(：、？141?、51、51?和5油有关的六个输入信号被提 供到六个滤波器矩阵6501-6506。均衡滤波器矩阵6501-6506提供I = 6组均衡滤波器系 数A (z) -W6 (z)，其中每组包括K个均衡滤波器且因此提供K个输出信号。滤波器矩阵的相 应输出信号通过加法器6507-6521加起来并接着被提供到布置在目标房间6303中的相应 扬声器。例如，具有k = 1的输出信号被加起来并提供到右前扬声器（阵列）6523,具有k =2的输出信号被加起来并提供到左前扬声器（阵列）6522,具有k = 6的输出信号被加起 来并提供到亚低音扬声器6524,依此类推。
[0222] 可在任何数量的位置上建立波场，例如在目标房间6601中的四个位置处的麦克 风阵列6603-6606,如图66所示。提供4XM的麦克风阵列在求和模块6602中加起来以向 减法器105提供M个信号y (n)。修改的MELMS算法不仅允许控制虚拟声源的位置，而且允 许控制水平入射角（方位角）、垂直入射角（仰角）和在虚拟声源和听者之间的距离。
[0223] 此外，场可被编码到其本徵模（eigenmode)，即，球谐函数中，本徵模随后被再次解 码以提供与原始波场相同或至少非常相似的场。在解码期间，波场可动态地被修改，例如旋 转、缩小或放大、钉住、拉伸、前后移动等。通过将源房间中的源的波场编码到其本徵模中并 在目标房间中通过MIM0系统或方法对本徵模编码，虚拟声源可因此鉴于在目标房间中的 其三维位置被动态地修改。图67描绘高达M = 4的阶数的示例性本徵模。这些本徵模例 如具有图67所示的频率相关形状的波场可通过特定组的均衡滤波器系数被模拟到某个程 度（阶数）。阶数基本上取决于存在于目标房间中的声系统，例如声系统的上截止频率。截 止频率越高，阶数应越高。
[0224] 对于在目标房间中的更远离听者且因此展示;^= 400. .. 600Hz的截止频率的扬 声器，足够的阶数是M = 1，其是在三维中的前N = (M+l)2= 4球谐函数和在二维中的N = (2M+1) = 3〇
[0225]
[0226] 其中c是声速（在20°C下343m/s)，M是本徵模的阶数，N是本徵模的数量，且R是 区的听音表面的半径。
[0227] 相反，当额外的扬声器（例如头枕扬声器）布置得更接近听者时，阶数M可根据最 大截止频率增加到M = 2或M = 3。假设远场条件是占优势的，即，波场可分成平面波，波场 可通过傅立叶贝塞尔系列被描述如下：
[0228]
[0229] 其中扣,"是Ambisonic系数（第N个球谐函数的加权系数），1^"(氣史)是第m阶、 第n级（实部。=1，虚部。=-1)的复球谐函数，P(i，《)是在位置r=(r, 0，(p)处的声 压的频谱，S(j?)是在频谱域中的输入信号，j是复数的虚单位，以及jm(kr)是第m阶的第 一类的球贝塞尔函数。
[0230] 复球谐函数匕可接着由在目标房间中的MM0系统和方法，即，由相应的 均衡滤波器系数模拟，如在图68中描绘的。相反，从在源房间中的波场的分析或房间模拟 得到Ambisonic系数。图68是应用的流程图，其中前N = 3个球谐函数在目标房间中 通过MM0系统和方法产生。三个均衡滤波器矩阵6801-6803提供虚拟声源的前三个球谐 函数（W，X和Y)用于在驾驶员的位置从输入信号x[n]进行近似声再现。均衡滤波器矩阵 6801-6803提供三组均衡滤波器系数A (z) -W3 (z)，其中每组包括K个均衡滤波器且因此提 供K个输出信号。滤波器矩阵的相应输出信号通过加法器6804-6809加起来并接着被提 供到布置在目标房间6814中的相应扬声器。例如，具有k = 1的输出信号被加起来并提 供到右前扬声器（阵列）6811，具有k = 2的输出信号被加起来并提供到左前扬声器（阵 列）6810,以及具有k = K的最后的输出信号被加起来并提供到亚低音扬声器6812。在听 音位置6813处，然后产生一起形成一个虚拟源的期望波场的前三个本徵模X、Y和Z。
[0231] 可以用简单的方式进行修改，如可从下面的例子中看到的，其中旋转元件在解码 时被引入：
[0232]
[0233] 其中(0￡>??外《)是在期望方向％??)上旋转球谐函数的模态加权系数。
[0234] 参考图69,用于测量源房间的音响效果的布置可包括麦克风阵列6901，其中多个 麦克风6903-6906布置在头带6902上。头带6902可由听者6907在源房间中时佩戴并位于 稍微在听者的耳朵之上。代替单个麦克风，麦克风阵列可用于测量源房间的音响效果。麦 克风阵列包括布置在具有与普通听者的头的直径对应的直径的圆上和在对应于普通听者 的耳朵的位置上的至少两个麦克风。麦克风的阵列中的两个可布置在普通听者的耳朵的位 置处或至少附近。
[0235] 代替听者的头，也可使用具有与人的头类似的特性的任何人造头或刚性球。此外， 额外的麦克风可布置在除了在圆上以外的位置上，例如在另外的圆上或根据任何其它模式 在刚性球上。图70描绘包括在刚性球7001上的多个麦克风7002的麦克风阵列，其中一些 麦克风7002可布置在至少一个圆7003上。源7003可布置成使得它对应于包括听者的耳 朵的位置的圆。
[0236] 可选地，多个麦克风可布置在包括耳朵的位置的多个圆上，但多个麦克风集中到 在人耳所在的地方或在人造头或其它刚性球的情况下耳朵将处于的地方周围的区域。在图 71中示出一种布置的例子，其中麦克风7102布置在听者7101所佩戴的耳杯7103上。麦克 风7102可布置在人耳的位置周围的半球上的规则图案中。
[0237] 用于测量源房间中的音响效果的其它可选的麦克风布置可包括能够直接测量 Ambisonic系数的、具有在耳朵位置处的两个麦克风、布置在平面位置上的麦克风或以 (准）矩形方式放置在刚性球上的麦克风的人造头。
[0238] 再次参考上面关于图52-54的描述，用于提供幅值约束与如图72所示的集成后 振铃约束的示例性过程可包括迭代地适应滤波器模块的传递函数（7201)，在适应时将具有 等距频率和相等振幅的一组余弦信号输入到滤波器模块中（7202)，使用频率相关开窗函数 将滤波器模块所输出的信号加权（7203)，将经滤波和开窗的余弦信号加起来以提供和信号 (7204)，以及按比例调整和信号以提供滤波器模块的更新的脉冲响应用于控制K个均衡滤 波器模块的传递函数（7205)。
[0239] 应注意，在上面描述的系统和方法中，滤波器模块和滤波器控制模块都可在车辆 中实现，但可选地，只有滤波器模块可在车辆中实现，且滤波器控制模块可在车辆外部。作 为另一可选方案，滤波器模块和滤波器控制模块可在车辆外部例如在计算机中实现，且滤 波器模块的滤波器系数可被复制到布置在车辆中的阴影滤波器中。此外，自适应可以是一 次过程或连续过程，视情况而定。
[0240] 虽然描述了本发明的各种实施方案，但是对本领域中的普通技术人员应明显，多 得多的实施方案和实现在本发明的范围内是可能的。因此，本发明不被限制，除了根据所附 权利要求及其等效形式以外。
【主权项】
1. 一种系统，其包括： 滤波器模块，其布置在输入信号路径的信号路径下游中并具有可控传递函数，以及 滤波器控制模块，其配置成根据自适应控制算法基于至少一个误差信号和在所述输入 信号路径上的输入信号来控制所述滤波器模块的所述传递函数，其中 所述自适应控制算法包括开窗式幅值约束与集成后振铃约束。2. 如权利要求1所述的系统，其中控制模块配置成： 迭代地适应相应的滤波器模块的所述传递函数， 在适应时将具有等距频率和相等振幅的一组余弦信号输入到所述滤波器模块中， 使用与频率相关的窗口函数将所述滤波器模块所输出的信号加权， 将经滤波和开窗后的余弦信号加起来以提供和信号，以及 按比例调整所述和信号以提供所述滤波器模块的更新的脉冲响应用于控制所述滤波 器模块的所述传递函数。3. 如权利要求2所述的系统，其中所述窗口函数具有随着频率的增加而减小的时间长 度。4. 如权利要求2或3所述的系统，其中所述窗口函数具有指数、线性、汉明、汉宁或高斯 类型。5. 如权利要求2-4中任一项所述的系统，其中所述控制模块配置成将具有起始值和最 终值的时间限制函数应用于由所述滤波器模块输出的所述信号。6. 如权利要求5所述的系统，其中所述限制函数的所述最终值随着频率的增加而减 小。7. 如权利要求5所述的系统，其中所述限制函数的所述最终值根据余弦函数而减小。8. -种方法，其包括： 使用在输入信号路径的信号路径下游中的可控传递函数来均衡滤波，以及 根据自适应控制算法，基于至少一个误差信号和在所述输入信号路径上的输入信号， 使用用于滤波的可控传递函数的滤波器控制信号来进行控制，其中 所述自适应控制算法包括开窗式幅值约束与集成后振铃约束。9. 如权利要求8所述的方法，其中控制包括： 迭代地适应所述滤波器模块的所述传递函数， 在适应时将具有等距频率和相等振幅的一组余弦信号输入到所述滤波器模块中， 使用与频率相关的窗口函数将所述滤波器模块所输出的信号加权， 将经滤波和开窗后的余弦信号加起来以提供和信号，以及 按比例调整所述和信号以提供所述滤波器模块的更新的脉冲响应，用于控制K个均衡 滤波器模块的所述传递函数。10. 如权利要求9所述的方法，其中所述窗口函数具有随着频率的增加而减小的时间 长度。11. 如权利要求9或10所述的方法，其中所述窗口函数具有指数、线性、汉明、汉宁或高 斯类型。12. 如权利要求9-11中任一项所述的方法，其中控制还包括将具有起始值和最终值的 时间限制函数应用于由所述滤波器模块输出的所述信号。13. 如权利要求12所述的方法，其中所述限制函数的所述最终值随着频率的增加而减 小。14. 如权利要求12所述的方法，其中所述限制函数的所述最终值根据余弦函数而减 小。15. -种配置成使处理器执行权利要求8-14任一项所述的方法的计算机程序产品。
【专利摘要】本发明提供了一种自适应滤波系统和方法，包括使用在输入信号路径的信号路径下游中的可控传递函数均衡滤波，以及根据自适应控制算法基于至少一个误差信号和在输入信号路径上的输入信号使用用于滤波的可控传递函数的滤波器控制信号来控制。自适应控制算法包括开窗式幅值约束与集成后振铃约束。
【IPC分类】H03H21/00, H04R19/00
【公开号】CN104980855
【申请号】CN201510160635
【发明人】M.克里斯托夫
【申请人】哈曼贝克自动系统股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月7日
【公告号】EP2930954A1, US20150289057