音频回放系统监视的制作方法
【专利说明】
[0001 ] 本分案申请是基于申请号为201280032462.0(国际申请号为PCT/US2012/ 044342)，申请日为2012年6月27日，发明名称为"音频回放系统监视"的中国专利申请的分 案申请。
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 本申请要求于2011年7月1日提交的美国临时申请No.61/504,005、于2012年4月20 日提交的美国临时申请No.61/635,934和于2012年6月4日提交的美国临时申请No.61/655， 292的优先权，所有运些申请的全部内容出于所有目的通过引用并入此。
技术领域
[0004] 本发明设及用于监视音频回放系统（例如，W监视音频回放系统的扬声器的状态 和/或监视观众对音频回放系统回放的音频节目的反应)的系统和方法。典型的实施例是用 于监视影院（电影院）环境(例如，W监视用于在运样的环境中呈现音频节目的扬声器的状 态和/或监视观众对在运样的环境中回放的视听节目的反应)的系统和方法。
【背景技术】
[0005] 典型地，在初始配准过程(在初始配准过程中，对音频回放系统的扬声器的集合进 行初始校准）期间，粉红噪声（或诸如扫掠或伪随机噪声序列的另一种刺激)通过系统的每 个扬声器而被播放，并且被麦克风捕捉。从每个扬声器发出并且被置于边墙上/天花板上/ 室内的"签名"麦克风捕捉的粉红噪声（或其他刺激)典型地被存储W供在随后的维护检查 (质量检查）期间使用。当不存在观众时，运样的随后的维护检查通常是由放映商的工作人 员在回放系统环境(其可W是电影院）中、使用在检查期间通过预定的扬声器序列（该扬声 器序列的状态将被监视)呈现的粉红噪声来执行的。在维护检查期间，对于在回放环境中按 顺序排列的每个扬声器，麦克风捕捉该扬声器发出的粉红噪声，并且维护系统识别初始测 量的粉红噪声(在配准过程期间从扬声器发出并且被捕捉)与在维护检查期间测量的粉红 噪声之间的任何差异。运可W指示自从初始配准W来在扬声器的集合中发生的变化，诸如 运些扬声器中的一个扬声器(例如，低音扬声器、中音扬声器或高音扬声器）中的单个驱动 器的损坏、或扬声器输出频谱中的（相对于在初始配准中确定的输出频谱的）变化、或运些 扬声器中的一个扬声器的输出的极性相对于在初始配准中确定的极性的变化(例如，由于 扬声器的更换导致）。该系统还可W使用从粉红噪声测量去卷积的扬声器-房间响应进行分 析。另外的修改包括对时间响应进行口控或窗口化W对扬声器的直达声音进行分析。
[0006] 然而，运样的常规实现的维护检查存在几个限制和缺点，包括W下：（i)使粉红噪 声单独地、顺序地通过影院的扬声器并且对来自（典型地位于影院的墙壁上)各麦克风的各 相应的扬声器-房间脉冲响应进行去卷积是耗时的，特别是因为电影院可W具有多达26个 (或更多个)扬声器；W及(ii)执行维护检查对于直接向影院里的观众宣传影院的视听系统 格式没有帮助。
【发明内容】
[0007] 在一些实施例中，本发明是一种用于监视音频回放系统(例如，电影院）环境内的 扬声器的方法。在运类的典型实施例中，监视方法假设扬声器的初始特性(例如，对于每个 扬声器的房间响应）已经在初始时间被确定，并且依赖于被定位在该环境内（例如，被定位 在边墙上）的一个或多个麦克风来对该环境中的每个扬声器执行维护检查(在本文中有时 被称为质量检查或"QC'或状态检查）W识别运些扬声器中的任何一个的至少一种特性自从 初始时间W来(例如，自从回放系统的初始配准或校准W来)是否发生变化。状态检查可W 周期性地(例如，每天)执行。
[0008] 在一类实施例中，在向观众回放视听节目（例如，电影预告片或其他娱乐视听节 目）期间（例如，在向观众播放电影之前），对影院的音频回放系统的各个扬声器执行基于预 告片的扬声器质量检查(QC)。因为设想视听节目典型地是电影预告片，所W它在本文中常 常将被称为"预告片"。在一个实施例中，质量检查识别(对回放系统的每个扬声器)模板信 号(例如，所测量的在初始时间（例如，在扬声器校准或配准过程期间)麦克风响应于扬声器 回放预告片的声带而捕捉的初始信号）与在质量检查期间麦克风响应于预告片的声带的 (由回放系统的扬声器进行的）回放而捕捉的测量信号（在本文中有时被称为状态信号或 "QC"信号）之间的任何差异。在另一实施例中，在初始校准步骤期间获得典型的扬声器-房 间响应W用于影院均衡化。然后在处理器中用运些扬声器-房间响应对预告片信号进行滤 波(该扬声器-房间响应继而可W用均衡化滤波器进行滤波），并且与对相应预告片信号进 行滤波的另一合适的扬声器-房间均衡化响应求总和。输出处的所得信号然后形成模板信 号。将模板信号与当在存在观众时呈现预告片时的所捕捉的信号(在下文中被称为状态信 号)进行比较。
[0009] 当预告片包括宣传影院的视听系统的格式的主题时，使用运样的基于预告片的扬 声器QC监视的进一步的优点(对于销售视听系统和/或许可视听系统的实体，W及对于影院 所有者而言）是它激励影院所有者播放预告片W便利于质量检查的执行，同时提供宣传视 听系统格式(例如，推销视听系统格式和/或提高视听系统格式的观众认知）的显著益处。
[0010] 本发明的基于预告片的扬声器质量检查方法的典型实施例在状态检查(在本文中 有时被称为质量检查或QC)期间、从在回放系统的所有扬声器回放预告片期间麦克风所捕 捉的状态信号提取各个扬声器的特性。在典型的实施例中，在状态检查期间获得的状态信 号本质上是在麦克风处所有房间-响应卷积扬声器输出信号（各扬声器输出信号是对于在 状态检查期间在预告片回放期间发出声音的每个扬声器的）的线性组合。在扬声器故障的 情况下，通过对状态信号进行处理由QC检测到的任何故障模式典型地被传送给影院所有者 和/或被影院的音频回放系统的解码器使用W改变呈现模式。
[0011] 在一些实施例中，本发明的方法包括W下步骤：利用源分离算法、模式匹配算法 (pattern matching algorithm)和/或从每个扬声器的唯一指纹提取来获得指示从运些扬 声器中的单个扬声器发出的声音的状态信号的处理后的版本(而不是所有房间-响应卷积 扬声器输出信号的线性组合）。然而，典型的实施例执行基于互相关/PSD(功率谱密度)的方 法来从指示从回放环境中的所有扬声器发出的声音的状态信号监视该环境中的每个单独 扬声器的状态(而不利用源分离算法、模式匹配算法或从每个扬声器的唯一指纹提取）。
[0012] 本发明的方法可W在家庭环境中W及在剧院环境中执行，例如，在家庭影院装置 (例如，被装运给用户的、其中麦克风将用于执行该方法的AVR或蓝光播放器）中执行所需的 麦克风输出信号的信号处理。
[0013] 本发明的典型实施例实现基于互相关/功率谱密度(PSD)的方法来从状态信号监 视回放环境(其典型地是电影院）中的每个单独扬声器的状态，所述状态信号是指示在视听 节目（由该环境中的所有扬声器）回放期间所捕捉的声音的麦克风输出信号。因为视听节目 典型地是电影预告片，所W它在下文将被称为预告片。例如，本发明的方法的一类实施例包 括W下步骤：
[0014] (a)回放其声带具有N个通道(可W是扬声器通道或对象通道)的预告片，其中，N是 正整数(例如，大于1的整数），包括通过从定位在回放环境中的N个扬声器的集合响应于通 过用于该声带的不同通道的扬声器馈送驱动各扬声器来发出预告片所确定的声音。典型 地，在电影院中存在观众时回放预告片。
[0015] (b)获得音频数据，该音频数据指示在步骤(a)中发出声音期间回放环境中的M个 麦克风的集合中的每个麦克风所捕捉的状态信号，其中，M是正整数(例如，M=I或2)。在典 型的实施例中，每个麦克风的状态信号是步骤(a)期间的麦克风的模拟输出信号，并且通过 对该输出信号进行采样而产生指示该状态信号的音频数据。优选地，将该音频数据组织为 具有足W获得足够低的频率分辨率的帖大小的帖，并且该帖大小优选地足W确保每个帖中 存在来自声带的所有通道的内容;并且
[0016] (C)对该音频数据进行处理W对所述N个扬声器的集合中的每个扬声器执行状态 检查，包括对于每个所述扬声器和所述M个麦克风的集合中的至少一个麦克风中的每个，将 该麦克风捕捉的状态信号(所述状态信号由在步骤(b)中获得的音频数据确定)和模板信号 进行比较，其中，模板信号指示(例如，表示)模板麦克风对在初始时间在回放环境中扬声器 回放声带的与所述扬声器相应的通道的响应。可替换地，可W在处理器中通过从扬声器到 相应的一个(或多个)签名麦克风的(被均衡化的或未被均衡化的)扬声器-房间响应的先验 知识来计算模板信号(表示一个签名麦克风或多个签名麦克风处的响应）。模板麦克风在初 始时间被定位在所述环境中、与步骤(b)期间的所述集合中的相应麦克风至少基本相同的 位置处。优选地，模板麦克风是所述集合的相应麦克风，并且在初始时间被定位在所述环境 中、与步骤(b)期间的所述相应麦克风相同的位置处。初始时间是执行步骤(b)之前的时间， 每个扬声器的模板信号典型地在预备操作（例如，预备扬声器配准过程）中被预先确定，或 者在步骤(b)之前(或步骤(b)期间）从对于相应的扬声器-麦克风对的预定房间响应和预告 片声带产生。
[0017] 步骤(C)优选地包括：（对于每个扬声器和麦克风)确定所述扬声器和麦克风的模 板信号(或所述模板信号的带通滤波版本)与所述麦克风的状态信号（或其带通滤波版本） 的互相关，并从该互相关的频域表示(例如，功率谱)识别模板信号与状态信号之间的差异 (在任何显著差异存在的情况下）。在典型的实施例中，步骤(C)包括W下操作：（对于每个扬 声器和麦克风)将带通滤波器应用于(扬声器和麦克风的）模板信号和（麦克风的）状态信 号，并(对于每个麦克风)确定该麦克风的每个经带通滤波的模板信号与该麦克风的经带通 滤波的状态信号的互相关，并从该互相关的频域表示(例如，功率谱)识别模板信号与状态 信号之间的差异(在任何显著差异存在的情况下）。
[0018] 所述方法的运类实施例假设知晓扬声器的房间响应(典型地在预备操作(例如，扬 声器配准或校准操作）期间获得)并且知晓预告片声带。为了确定每个扬声器-麦克风对的 在步骤(C)中采用的模板信号，可W执行W下步骤。通过用与扬声器定位于相同的环境中 (例如，房间里）的麦克风测量从该扬声器发出的声音来(例如，在预备操作期间）确定每个 扬声器的房间响应(脉冲响应）。然后，将预告片声带的每个通道信号与相应的脉冲响应（由 用于该通道的扬声器馈送驱动的扬声器的脉冲响应)进行卷积，W确定该通道的（麦克风 的）模板信号。每个扬声器-麦克风对的模板信号（模板)是在执行监视（质量检查)方法期 间、在扬声器发出预告片声带的相应通道所确定的声音的情况下、在麦克风处预计输出的 麦克风输出信号的模拟版本。
[0019] 可替换地，可W执行W下步骤来确定用于每个扬声器-麦克风对的在步骤(C)中采 用的每个模板信号。每个扬声器由用于预告片声带的相应通道的扬声器馈送驱动，并且用 与该扬声器位于相同的环境中（例如，房间里）的麦克风(例如，在预备操作期间）现慢所得 到的声音。对于每个扬声器的麦克风输出信号是该扬声器(和相应麦克风）的模板信号，并 且从它是在执行监视(质量检查)方法期间、在扬声器发出预告片声带的相应通道所确定的 声音的情况下、在麦克风处预计输出的麦克风输出信号的意义上来讲，它是模板。
[0020] 对于每个扬声器-麦克风对，扬声器的模板信号(该模板信号是被测量模板或被模 拟模板)与在执行本发明的监视方法期间麦克风响应于预告片声带而捕捉的被测量状态信 号之间的任何显著差异指示扬声器的特性的意外变化。
[0021] 本发明的典型实施例监视传递函数W及变化何时发生的标志，该传递函数是通过 使用麦克风捕捉从扬声器发出的声音而测量的、由每个扬声器应用于对于视听节目（例如， 电影预告片）的通道的扬声器馈送的。因为典型的预告片不是一次仅使一个扬声器工作足 够长的时间W进行传递函数测量，所W本发明的一些实施例利用互相关平均化方法来使每 个扬声器的传递函数与回放环境中的其他扬声器的传递函数分离。例如，在一个运样的实 施例中，本发明的方法包括W下步骤:获得音频数据，该音频数据指示在预告片回放期间 (例如，电影院里的）麦克风所捕捉的状态信号;并对该音频数据进行处理W对用于呈现预 告片的扬声器执行状态检查，包括对于每个扬声器，将模板信号与通过该音频数据确定的 状态信号进行比较(包括执行互相关平均化），所述模板信号指示在初始时间麦克风对扬声 器回放预告片的声带的相应通道的响应。比较步骤典型地包括识别模板信号与状态信号之 间的差异(在任何显著差异存在的情况下）。（在对音频数据进行处理的步骤期间)互相关平 均化典型地包括W下步骤:确定(对于每个扬声器的）所述扬声器和麦克风的模板信号(或 所述模板信号的带通滤波版本)与所述麦克风的状态信号(或该状态信号的带通滤波版本） 的互相关的序列，其中，运些互相关中的每个均是所述扬声器和麦克风的模板信号的一段 (例如，一个帖或帖序列）（或所述段的带通滤波版本）与所述麦克风的状态信号的相应段 (例如，一个帖或帖序列）（或所述段的带通滤波版本）的互相关;并从运些互相关的平均值 识别模板信号与状态信号之