自动音色、响度以及均衡控制的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及了一种用于处理信号、具体地是音频信号的系统和方法（一般称为 "系统"）。
【背景技术】
[0002] 收听者在房间中听到的声音是从声源笔直行进至收听者的耳朵的直接声音与间 接反射声音（即，来自该声源的在其到达收听者的耳朵之前被墙壁、地板、天花板和房间中 的物体回弹的声音）的组合。反射可为所需但不利的。运取决于它们的频率、级别、W及在 声源所产生的直接声音后反射到达收听者的耳朵所花费的时间。反射声音可使音乐W及语 音比它们原本饱满和响亮得多。反射声音还可W使原始声音增添令人愉悦的空灵感。然而， 运些相同反射还可通过使得某些音符声音变得更响、同时抵消其他声音来使房间中的声音 失真。反射还可在与来自声源的声音不同的时间到达收听者的耳朵，W使例如语音可识别 度可W降低并且音乐无法被收听者感知。
[0003] 反射受到房间的声学特性（即其"声波签名"）的严重影响。存在影响给定房间的 "声波签名"的许多因素，最具影响的是房间大小、刚性、质量和反射率。房间尺寸（W及它们 的比率）会对收听房间中的声音造成高度影响。房间高度、长度W及宽度确定空间W及在 很大程度上声音感知最佳的地方的谐振频率。刚度和质量均在确定给定空间将如何对其内 声音做出反应的方面具有重要作用。反射率简言之即为房间的外观"活跃度（Iiveness)"， 也被称为混响时间，其为脉冲音调衰减至低于其原始强度的某些级别而花费的时间量。混 响房间具有较为理想的反射率，并且因此具有较长混响时间。干燥房间具有极低的反射率， 并且因此具有较短混响时间。如可看出，改变房间特性（例如，通过打开口或窗户，或者通 过改变房间中的物体或人数量）可急剧地改变感知到的声音的声学的变化（例如，音品或 音质）。
[0004] 从屯、理声学的角度，音品和音质也称为"音色"，其为区分不同类型的发声（诸如 话音化及乐器（弦乐器、管乐器、化及打击乐器））的音符、声音或音调的质量。声音的确定 音色感知的物理特性包括频谱W及包络。简而言之，音色是使特定音乐声音不同于彼此的 特性，即使是在运些音乐声音具有相同的音高和响度也是如此。例如，W相同响度来弹奏相 同音符的吉他和钢琴之间存在差异。 阳〇化]具体来说，在小型房间（诸如车厢）内，房间签名变化对房间中生成且收听到的声 音的音色的影响是显著的，并且常被收听者感知为恼人的。
【发明内容】
[0006] 公开了一种用于自动控制收听房间中的声音信号的音色的系统。所述系统包括： 时频变换区块，所述时频变换区块被配置来接收时域中的电声音信号并且生成频域中的电 声音信号；频时变换区块，所述频时变换区块被配置来接收所述频域中的所述电声音信号 并且生成所述时域中的再变换电声音信号；扬声器，所述扬声器被配置来从所述再变换电 声音信号生成声音输出；麦克风，所述麦克风被配置来生成表示所述房间中的总声音的总 声音信号，其中所述总声音包括来自所述扬声器的所述声音输出W及所述房间内的环境噪 声；噪声提取区块，所述噪声提取区块被配置来从所述麦克风接收所述总声音信号并且从 所述总声音信号提取表示所述房间中的所述环境噪声的估计环境噪声信号；W及均衡区 块，所述均衡区块被配置来接收所述估计环境噪声信号W及所述频域中的所述电声音信 号，并且被配置来根据所述估计环境噪声信号、所述电声音信号和房间相关增益信号调节 所述频域中的所述电声音信号的频谱增益。所述房间相关增益信号从参考房间数据和估计 房间数据确定。
[0007] 还公开了一种用于自动控制收听房间中的声音信号的音色的方法。所述方法包 括：从时域中的再变换电声音信号产生所述时域中的声音，其中所述时域中的电声音信号 被变换成频域中的电声音信号，并且所述频域中的电声音信号再变换成所述再变换电声音 信号；生成所述房间中的表示总声音的总声音信号，其中所述总声音包括来自扬声器的声 音输出W及所述房间中的环境噪声；处理所述总声音信号W提取表示在所述房间中的所述 环境噪声的估计环境噪声信号；W及根据所述估计环境噪声信号、所述电声音信号和房间 相关增益信号，调节所述频域中的所述电声音信号的频谱增益。所述房间相关增益信号从 参考房间数据和估计房间数据确定。
[0008] 此外，还公开了一种用于自动控制收听房间中的声音信号的音色的系统。所述系 统包括：扬声器，所述扬声器被配置来从电声音信号生成声学声音输出；麦克风，所述麦克 风被配置来生成表示所述房间中的总声学声音的总电声音信号，其中所述总声学声音包括 来自所述扬声器的声学声音输出W及所述房间内的环境噪声；实际响度评估区块，所述实 际响度评估区块被配置来提供表示所述房间中的所述总声学声音的实际响度信号；所需响 度评估区块，所述所需响度评估区块被配置来提供所需响度信号；W及增益成形区块，所述 增益成形区块被配置来接收所述电声音信号、音量设置、所述实际响度信号、所述所需响度 信号W及房间相关增益信号，所述房间相关增益信号从参考房间数据、估计房间数据、W及 所述音量设置确定。所述增益成形区块还被配置来根据所述音量设置、所述实际响度信号、 所述所需响度信号、W及所述房间相关增益信号调节所述电声音信号的增益。
[0009] 此外，还公开了一种用于自动控制收听房间中的声音信号的音色的方法。所述方 法包括：从电声音信号产生声音输出；生成表示所述房间中的总声音的总声音信号，其中 所述总声音包括来自扬声器的所述声音输出W及所述房间中的环境噪声；评估所述总声 音信号W提供实际响度；接收音量设置、所需响度、W及参考房间数据；提供从参考房间数 据、估计房间数据、W及所述音量设置确定的房间相关增益；W及根据所述音量设置、所述 实际响度信号、所需响度信号、W及所述房间相关增益，调节所述电声音信号的所述增益。
[0010] 对于本领域的技术人员而言，在研究W下附图W及【具体实施方式】后，其他系统、方 法、特征W及优点将会或将变得明显。意图是将所有此类另外系统、方法、特征W及优点包 括在本说明书内、在本发明的范围内，并由随附权利要求书来保护。
【附图说明】
[0011] 所述系统可W参考W下附图W及描述来更好地理解。附图中的部件不一定按比例 绘制，相反，通常着重示出本发明的原理。此外，在附图中，相同参考数字标记所有不同视图 中的对应部分。
[0012] 图1是用于使用延迟系数方法来对未知房间脉冲响应巧IR)进行自适应估计的示 例性系统的框图。
[0013] 图2是采用动态均衡系统的示例性自动音色控制系统的框图。
[0014] 图3是采用动态均衡系统W及自动响度控制系统的示例性自动音色控制系统的 框图。
【具体实施方式】
[0015] 在下文中，根据具体情况增益可为正（放大）或负（衰减）的。表达"频谱增益" 在本文中用于频率相关增益（随频率的增益），而"增益"可根据具体情况为频率相关或频 率不相关的。"房间相关增益"是受到所调查的房间的声学特性的影响的增益。"增益成形" 或"均衡"意指（在频谱上）控制或改变信号的（频谱）增益。如本文所用的"响度"是主 要为物理强度（振幅）的屯、理相关关系的声音特性。
[0016] 许多已知声学控制系统呈现与估计（稳健）房间脉冲响应巧IR)、即对外部影响 不敏感的RIR有关的问题，所述外部影响诸如背景噪声（关闭车口、风噪声等），运可使得 信噪比（SNR)劣化。产生噪声扰乱适应过程；系统尝试适应噪声并且随后再次适应原始信 号。运个过程花费一段时间，在运段时间中，系统并非是准确适应的。
[0017] 用于使用如图1所示延迟系数方法对未知RIR进行自适应估计的示例性系统包括 房间4 (例如，可为车厢）中的扬声器房间麦克风化RM)布置1、麦克风2、W及扬声器3。表 示音频信号x(n)的所需声音是由扬声器3生成并且随后在房间4中并且根据该房间（其 具有传递函数H(X))经由信号路径5而传递至麦克风2。另外，麦克风2接收不需要的声音 信号b(n)(也被称为噪声），其由房间4外或内的噪声源6生成。为了简单起见，在假设声 学信号至电信号的转换（反之亦然）为1:1的前提下，声学信号与电信号之间没有差异。
[0018] 麦克风2得到的不需要的声音信号b(n)借助延迟元件7延迟一定延迟时间，所述 延迟时间是由长度N(t)表示，其为可调节的。延迟元件7的输出信号被供应至减法器8,该 减法器还从可控制滤波器9接收输出信号并且输出输出信号蘇始。滤波器9可为具有滤波 长度N的有限脉冲响应（FIR)滤波器，所述FIR滤波器提供信号Dist(n)，所述信号Dist(n) 表示系统距离且其传递函数（滤波器系数）可W利用滤波控制信号调节。所需信号源10 所提供的所需信