音场测量装置、音场测量方法和音场测量程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种音场测量装置、音场测量方法和音场测量程序。更具体地，本发明 涉及可以使用包括码长为2n-l(n是自然数)的周期函数的测量信号来精确地测量音场环境 的频率特性的音场测量装置、音场测量方法和音场测量程序。
【背景技术】
[0002] 已知有如下的方法:通过在安装有音频设备的扬声器等的音场环境中测量频率特 性并基于所测量到的频率特性而调节音频设备的均衡器、或者通过根据音场预先校正输出 声音，来提供具有最适合该音场环境的音质的音乐。
[0003] 已知有伪随机噪声(PN)码和时间扩展脉冲(TSP)信号作为用于测量频率特性的测 量信号。通常，PN码是包括随机噪声的人工测量信号。PN码的示例包括最大长度序列(m序 列)码和Go Id序列码。
[0004] m序列码和Gold序列码这两者都是通过使用预定长度的移位寄存器和异或 (exclusive 0R)进行反馈来生成的。如果移位寄存器的长度(级数)是n(n是自然数），则码 的周期(码长)是2n_l。移位寄存器的反馈位置是使用生成多项式来获得的。如果使用m序列 码作为输出信号，则该输出信号是包括〇和1的二值序列，并且是包括许多直流成分的信号， 因此经过0向-1的转换，然后被输出。如从以上看出，使用包括码长为2 n-l的周期函数的测 量信号来测量音场的频率特性。
[0005] 用于使用这种测量信号来测量音场环境的频率特性的方法的示例包括使用收听 位置所安装的麦克风来收集从扬声器输出的测量信号、然后对所收集到的信号进行傅立叶 变换以获得频率特性的方法(例如，参见专利文献1、2)。可以通过在使用所输出的测量信号 作为基准的情况下获得所输出的测量信号和使用麦克风所收集到的测量信号之间的互相 关特性，来获得脉冲响应。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开平7-075190
[0009] 专利文献2:日本特开2007-232492
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 如上所述，如果使用包括码长为2n-l的周期函数的测量信号来测量音场的频率特 性，则需要对使用麦克风所收集到的测量声音进行傅立叶变换。在进行傅立叶变换处理的 情况下，经常将傅立叶变换的样本长度设置为测量信号的码长的两倍以上。通过将样本长 度设置为码长的两倍以上，可以抑制各傅立叶变换的振幅谱的变化并且获得大致一样的频 率特性。
[0012] 通常，傅立叶变换的样本长度是2m(m是自然数;m>n)，而测量信号的码长是2n-l。由 于该原因，在使用这种测量信号来获得频率特性的情况下，傅立叶变换的样本长度往往不 是测量信号的码长的整数倍，即趋于与测量信号的码长异步。在傅立叶变换的样本长度与 测量信号的码长异步的情况下，产生在所获得的一样的线谱之间发生电平低的变化的线谱 并且这些线谱被检测作为噪声的问题。
[0013]然而，即使在使用包括码长为2n-l的周期函数的测量信号的情况下，如果测量信 号具有长的码长，则也可以减少振幅谱的变化。例如，图12(a)示出在使用长度为32767的m 序列码的情况下所获得的频率特性，并且图12(b)示出在利用1/3倍频程带宽进行对数平均 化处理的情况下所获得的频率特性。尽管使用长的m序列码导致在振幅谱的信号电平之间 发生差异，但可以通过进行对数平均化处理来获得大致一样的频率特性。
[0014]如从以上看出，在使用具有长的码长的测量信号的情况下，通过进行傅立叶变换 来产生大量振幅谱，即以短的频率间隔产生线谱。因此，可以通过进行平均化处理来降低噪 声。然而，使用具有长的码长的测量信号不利地增加了进行傅立叶变换等所需的存储器的 量等，并且还增加了所需的处理时间或处理负荷。
[0015] 另一方面，使用具有短的码长的测量信号可以减少进行傅立叶变换所需的存储器 的量，并且还可以减少处理时间或处理负荷。图13是示出使用具有短的码长的测量信号所 获得的频率特性的图。图13(a)示出使用长度为4096的m序列码所获得的频率特性，并且图 13(b)示出通过利用1/3倍频程带宽进行对数平均化处理所获得的频率特性。使用具有短的 码长的测量信号可以减少测量时间或测量负荷，并且还可以减少所使用的存储器的量。然 而，如图13(a)所示，码长变短不利地导致频率间隔变宽。
[0016] 即使在进行对数平均化处理的情况下，也会发生信号电平相对于频率特性产生变 化的情况。图13(b)示出根据人类听觉特性来利用1/3倍频程带宽进行对数平均化处理的情 况，并且示出在中低频域中信号电平大幅改变。
[0017] 如从以上看出，在使用包括码长为2n_l的周期函数的测量信号来测量音场的频率 特性的情况下，发生如下问题：由于傅立叶变换处理因而发生变化小的噪声，并且不容易精 确地测量频率特性。
[0018] 本发明是有鉴于上述问题而作出的，并且本发明的目的是提供可以使用包括码长 为2n_l的周期函数的测量信号来精确地测量音场环境的频率特性的音场测量装置、音场测 量方法和音场测量程序。
[0019] 用于解决问题的方案
[0020] 为了解决上述问题，根据本发明的音场测量装置包括:外部输出部，其被配置为将 包括码长为2n_l的周期函数的测量信号输出至扬声器，使得从所述扬声器输出所述测量信 号;麦克风，其被配置为收集从所述扬声器输出的所述测量信号;傅立叶变换部，其被配置 为通过利用2 m的样本长度对所述麦克风所收集到的测量声音进行傅立叶变换，来获得频率 特性；间隔剔除部，其被配置为通过从所述傅立叶变换部所获得的频率特性中去除第(kX 2^+1)个线谱以外的线谱，来去除所述频率特性中的噪声；以及平均化处理部，其被配置为 基于所述间隔剔除部进行间隔剔除处理后的频率特性，在使预定频率间隔以比所述预定频 率间隔短的频率间隔为单位发生偏移的情况下计算所述预定频率间隔中的信号电平的平 均值，由此获得平均化处理后的音场的频率特性，其中，η和m各自是满足m>n的自然数，以及 k 是 k = 0，l，2，···。
[0021]根据本发明的音场测量装置的音场测量方法，包括以下步骤:外部输出步骤，其中 外部输出部将包括码长为2n_l的周期函数的测量信号输出至扬声器，使得从所述扬声器输 出所述测量信号；声音收集步骤，其中使用麦克风来收集所述外部输出步骤中从所述扬声 器输出的所述测量信号;傅立叶变换步骤，其中傅立叶变换部通过利用2?的样本长度对所 述声音收集步骤中使用所述麦克风所收集到的测量声音进行傅立叶变换，来获得频率特 性；间隔剔除步骤，其中间隔剔除部通过从所述傅立叶变换步骤中所获得的频率特性中去 除第(kX2 m_n+l)个线谱以外的线谱，来去除所述频率特性中的噪声；以及平均化处理步骤， 其中平均化处理部基于所述间隔剔除步骤中进行间隔剔除处理后的频率特性，在使预定频 率间隔以比所述预定频率间隔短的频率间隔为单位发生偏移的情况下计算所述预定频率 间隔中的信号电平的平均值，由此获得平均化处理后的音场的频率特性，其中，η和m各自是 满足m>n的自然数，以及k是k = 0，1，2，…。
[0022]根据本发明的音场测量装置的音场测量程序是如下的音场测量装置的音场测量 程序，所述音场测量装置用于使用包括码长为2n-l的周期函数的测量信号来测量音场的频 率特性，所述音场测量程序使所述音场测量装置的计算机进行以下功能:外部输出功能，用 于将所述测量信号输出至扬声器，使得从所述扬声器输出所述测量信号;声音收集功能，用 于使用麦克风来收集通过所述外部输出功能从所述扬声器输出的所述测量信号;傅立叶变 换功能，用于通过利用2?的样本长度对所述声音收集功能所收集到的测量声音进行傅立叶 变换，来获得频率特性；间隔剔除功能，用于通过从所述傅立叶变换功能所获得的频率特性 中去除第(kX2 m_n+l)个线谱以外的线谱，来去除所述频率特性中的噪声；以及平均化处理 功能，用于基于所述间隔剔除功能进行间隔剔除处理后的频率特性，在使预定频率间隔以 比所述预定频率间隔短的频率间隔为单位发生偏移的情况下计算所述预定频率间隔中的 信号电平的平均值，由此获得平均化处理后的音场的频率特性，其中，η和m各自是满足m>n 的自然数，以及k是k = 0，l，2,…。
[0023] 在从扬声器等输出包括码长为2n_l的周期函数的测量信号并且利用样本数2m对所 收集到的信号进行傅立叶变换的情况下，傅立叶变换的长度(样本长度)不是测量信号的码 长的整数倍。在傅立叶变换的长度不是测量信号的码长的整数倍、即傅立叶变换长度与测 量信号的码长异步的情况下，针对各傅立叶变换在一样的线谱之间可能发生电平低的变化 的线谱。这些电平低的变化的线谱可能被作为所检测到的频率特性中的噪声。
[0024] 由于该原因，根据本发明的音场测量装置、音场测量方法和音场测量程序从通过 傅立叶变换处理所获得的频率特性中去除第(kX2^ n+l)个线谱以外的线谱。因而，可以有 效地去除频率特性中所产生的噪声。如从以上看出，即使在傅立叶变换长度和测量信号的 码长变得异步、并且电平低的变化的线谱在频率特性中作为噪声发生的情况下，也可以通 过间剔除处理来去除噪声，由此可以提高音场的频率特性的测量精度。
[0025] 如上所述，使用具有短的码长的测量信号可以减少测量频率特性所需的处理负荷 或处理时间，并且还可以减少处理所需的存储器的量。然而，使用这种测量信号不利地导致 中低频域中所检测到的线谱之间的频率间隔变宽，并且引起线谱的变化。因此，具有短的码 长的测量信号涉及不容易以足够的测量精度来测量频率特性的问题。
[0026] 另一方面，根据本发明的音场测量装置、音场测量方法和音场测量程序即使在线 谱之间的频率间隔变宽的情况下，也可以通过间隔剔除处理来去除电平低的变化的线谱。 因而，可以充分确保频率特性中的中低频域的测量精度。
[0027] 根据本发明的一种音场测量装置包括:外部输出部，其被配置为将包括码长为2n_ 1的周期函数的测量信号输出至扬声器，使得从所述扬声器输出所述测量信号;麦克风，其 被配置为收集从所述扬声器输出的所述测量信号;傅立叶变换部，其被配置为通过利用2 m 的样本长度对所述麦克风所收集到的测量声音进行傅立叶变换，