使用支持揚(yáng)聲器的可變集合的音頻預(yù)補(bǔ)償控制器設(shè)計的制作方法
【專利摘要】基本思路是為相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器，該相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)包括總共N≥2個揚(yáng)聲器，每一個都具有揚(yáng)聲器輸入。所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有針對L個輸入信號的數(shù)量為L≥1的輸入以及針對N個控制器輸出信號的N個輸出，每個揚(yáng)聲器對應(yīng)一個輸出。相關(guān)的是，針對N個揚(yáng)聲器輸入的至少子集中的每一個，估計每個測量位置處的脈沖響應(yīng)。同樣重要的是，針對L個輸入信號中的每一個，指定N個揚(yáng)聲器中所選擇的一個作為主揚(yáng)聲器，以及指定包括N個揚(yáng)聲器中至少一個的所選擇子集S作為（一個或多個）支持揚(yáng)聲器。一個關(guān)鍵點(diǎn)是，針對每個主揚(yáng)聲器，指定在每個測量位置處的目標(biāo)脈沖響應(yīng)，其中目標(biāo)脈沖響應(yīng)具有聲學(xué)傳播延遲，其中聲學(xué)傳播延遲基于從主揚(yáng)聲器到相應(yīng)測量位置的距離確定。然后，思路是，針對L個輸入信號中的每一個，基于所選擇的主揚(yáng)聲器和所選擇的（一個或多個）支持揚(yáng)聲器，確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)，使得在音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的動態(tài)穩(wěn)定性的約束下優(yōu)化準(zhǔn)則函數(shù)。
【專利說明】使用支持揚(yáng)聲器的可變集合的音頻預(yù)補(bǔ)償控制器設(shè)計

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及數(shù)字音頻預(yù)補(bǔ)償，更具體而言涉及數(shù)字音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的設(shè)計，該數(shù)字音頻預(yù)補(bǔ)償控制器產(chǎn)生幾個信號到聲音生成系統(tǒng)，其目的是為了修改在聽音環(huán)境中所關(guān)注空間區(qū)域內(nèi)的幾個測量位置中所測得的被補(bǔ)償系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。
[0002]發(fā)明背景
一種用于產(chǎn)生或再現(xiàn)聲音的系統(tǒng)(包括放大器、電纜、揚(yáng)聲器以及房間聲學(xué))將總是影響，經(jīng)常以不希望的方式，再現(xiàn)聲音的頻譜、瞬態(tài)和空間屬性。特別是，放置設(shè)備的房間的聲學(xué)混響對系統(tǒng)的感知音頻質(zhì)量具有相當(dāng)大并且經(jīng)常是不利的影響。根據(jù)所考慮的頻率范圍，混響的影響經(jīng)常有不同的描述。在低頻率，混響通常根據(jù)共振、駐波或所謂的房間模式進(jìn)行描述，這些通過在頻譜低端中的不同頻率處引入強(qiáng)峰和深零點(diǎn)(null)來影響再現(xiàn)聲音。在較高頻率，混響一般被認(rèn)為是在來自揚(yáng)聲器自身的直達(dá)聲之后一段時間到達(dá)聽者耳朵的反射。
[0003]具有很高質(zhì)量的聲音再現(xiàn)一般可以通過使用高質(zhì)量的電纜、放大器和揚(yáng)聲器的套件,并通過使用例如聲學(xué)擴(kuò)散器、亥姆霍茲(Helmholtz)共振器以及聲學(xué)吸收材料來修改房間的聲學(xué)屬性來獲得。然而，這種用于改善聲音質(zhì)量的被動方式繁瑣、昂貴，有時甚至不可行。
[0004]用于改善聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的質(zhì)量的其它方式包括基于數(shù)字濾波的主動解決方案，通常被稱為預(yù)補(bǔ)償、均衡或反混響。預(yù)補(bǔ)償濾波器(圖1中的K)隨后被放置在原始音頻信號源和音頻設(shè)備之間。聲音生成系統(tǒng)的動態(tài)屬性可以通過記錄系統(tǒng)在房間內(nèi)一個或幾個位置對已知測試信號的響應(yīng)而被測量和建模。然后，計算和實(shí)現(xiàn)濾波器》，以補(bǔ)償系統(tǒng)的測量屬性，在圖1中用符號靈表示。特別是，在所有測量位置，期望受補(bǔ)償系統(tǒng)的相位和振幅響應(yīng)接近于預(yù)先指定的理想響應(yīng)，在圖1中用符號表示。換言之，需要被補(bǔ)償?shù)穆曇粼佻F(xiàn)y(t)匹配理想yMf(t)達(dá)到某個給定的準(zhǔn)確度:由預(yù)補(bǔ)償器π所產(chǎn)生的預(yù)失真意在抵消因系統(tǒng)《而產(chǎn)生的失真，以使所產(chǎn)生的聲音再現(xiàn)具有》的聲音特性。為了獲得可靠且在實(shí)踐中有用的預(yù)補(bǔ)償器，重要的是要認(rèn)識到模型觀可能不是真實(shí)系統(tǒng)的完美描述，并且系統(tǒng)響應(yīng)的記錄可能包含因例如背景噪聲而產(chǎn)生的干擾。例如，這樣的測量和建模誤差可以通過向系統(tǒng)添加噪聲信號(圖1中的e(t))來表示，產(chǎn)生被測量的系統(tǒng)輸出ym(t)。如將在下文中進(jìn)行描述的，關(guān)于系統(tǒng)的建模誤差和不確定性也可以被包括在模型《中，模型《隨后部分地由具有指定概率分布的隨機(jī)變量進(jìn)行參數(shù)化。
[0005]由于系統(tǒng)的物理限制，所以至少在理論上，在沒有使用極度高端音頻設(shè)備的高成本的情況下，可以實(shí)現(xiàn)改善的聲音再現(xiàn)質(zhì)量。例如，該設(shè)計的目的可能在于消除由不完美制造的揚(yáng)聲器箱所引起的聲共振和衍射效應(yīng)。另一種應(yīng)用可能是最小化房間模式在聽音房間不同位置的影響(即，低頻共振峰值和零點(diǎn))。再另一個目的可能是獲得愉快的音調(diào)平衡和詳細(xì)的感知立體圖像。
[0006]到目前為止，在商業(yè)市場上和科學(xué)文獻(xiàn)中存在的用于音頻系統(tǒng)的數(shù)字預(yù)補(bǔ)償?shù)囊呀⒌姆椒ㄖ饕菃瓮ǖ婪椒?，參見例如[17]。單通道預(yù)補(bǔ)償是指到揚(yáng)聲器的輸入信號由單個濾波器進(jìn)行處理的原理。當(dāng)單通道預(yù)補(bǔ)償被應(yīng)用于包含多于一個揚(yáng)聲器通道的聲音系統(tǒng)時(例如具有五個寬帶通道和一個低音喇叭的5.1家庭影院系統(tǒng))，這意味著用于不同揚(yáng)聲器通道的濾波器被個別確定并且彼此獨(dú)立。每個受補(bǔ)償揚(yáng)聲器在所有測量位置實(shí)際達(dá)到其指定的理想目標(biāo)響應(yīng)的程度主要取決于以下兩個因素:
1.如果揚(yáng)聲器與房間的脈沖響應(yīng)不是完全的最小相位特征，則補(bǔ)償濾波器必須是所謂的混合相位類型，以便校正不是最小相位的失真分量。由于幾乎所有揚(yáng)聲器-房間脈沖響應(yīng)都包含非最小相位分量[23]，因此最小相位濾波器將不足以補(bǔ)償系統(tǒng)以使其完全達(dá)到目標(biāo)響應(yīng)。由于與最小相位濾波器的設(shè)計相比，供音頻使用的混合相位濾波器的設(shè)計相當(dāng)復(fù)雜，所以用于數(shù)字預(yù)補(bǔ)償?shù)拇蠖鄶?shù)現(xiàn)有產(chǎn)品使用局限于最小相位類型的濾波器。
2.如果揚(yáng)聲器的脈沖響應(yīng)在不同的測量位置之間變化，如通常在房間內(nèi)的情況一樣，則由于在不同位置相互沖突的要求，單個濾波器將不能夠完全校正揚(yáng)聲器在所有測量位置的響應(yīng)。在平均意義上，受補(bǔ)償系統(tǒng)的響應(yīng)可以更加接近于目標(biāo)，但由于系統(tǒng)的空間變化性，在每個測量位置總會有剩余誤差。此外，如果使用混合相位補(bǔ)償器，則誤差可能以所謂的“預(yù)振鈴”的形式發(fā)生，除非非常謹(jǐn)慎地設(shè)計補(bǔ)償器[5]。預(yù)振鈴誤差被認(rèn)為在感知上比后振鈴更加令人反感。在[5，6]中，示出了如何設(shè)計混合相位補(bǔ)償器，混合相位補(bǔ)償器通過僅對所有測量位置所共有的非最小相位失真進(jìn)行校正，減輕預(yù)振鈴誤差的問題。
[0007]因此，單通道補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ臐撛谙拗圃谟?當(dāng)考慮多個測量位置時，其只能在平均意義上校正脈沖和頻率響應(yīng)。在揚(yáng)聲器的原始響應(yīng)在測量位置之間變化很大的聲學(xué)環(huán)境中，這種變化性也將保留在受補(bǔ)償揚(yáng)聲器的響應(yīng)中，雖然就平均來說受補(bǔ)償系統(tǒng)的性能更接近于目標(biāo)性能。此外，僅關(guān)于一個測量位置設(shè)計補(bǔ)償器不是現(xiàn)實(shí)的選項，因為眾所周知單點(diǎn)設(shè)計產(chǎn)生極端不可靠并且在房間內(nèi)所有其它位置使系統(tǒng)性能降級的濾波器[13，14]。
[0008]由此可以總結(jié)單通道預(yù)補(bǔ)償方法對于校正在所關(guān)注空間區(qū)域上系統(tǒng)化的(B卩，失真分量對于所有測量位置是共有的，或至少是接近共有的)降級是最有效的。通常，這種系統(tǒng)降級是由揚(yáng)聲器自身，或由非常接近于揚(yáng)聲器的反射表面，或由處于波長比所關(guān)注區(qū)域的波長大的低頻率的房間聲學(xué)所引起。如果一種聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，包括其聲學(xué)環(huán)境，是如下那樣，即其空間上變化的失真超過其空間上的共有失真，則很遺憾由單通道方法所提供的聲音質(zhì)量改善會相當(dāng)小。
[0009]考慮上述情況，人們可能會問是否可以獲得更高性能的預(yù)補(bǔ)償策略，例如通過按照比由已建立的單通道方法所提出的更靈活的方式使用揚(yáng)聲器和濾波器結(jié)構(gòu)。在聲學(xué)相關(guān)的研究文獻(xiàn)中，已經(jīng)標(biāo)識了一些超越傳統(tǒng)單通道濾波的不同策略[2，7，9，10，11，12，18，21，22，24，25，29，33，34]?？傊?，已知的方法可以分組為以下幾類。
1.第一類中的方法基于關(guān)于房間聲學(xué)，并且特別是揚(yáng)聲器和房間的低頻共振模式之間的聲學(xué)耦合的物理認(rèn)識。眾所周知，謹(jǐn)慎選擇揚(yáng)聲器的物理放置以及使用幾個低音喇叭有助于降低房間模式的影響[34]。
2.另一個原理是源匯法[7，8，33]，其中通過在房間中對稱放置多個低音喇叭來降低房間模式，隨后延遲調(diào)整、增益調(diào)整和相位調(diào)整被應(yīng)用于不同的低音喇叭通道。根據(jù)該方法，在房間前壁處的低音喇叭作為聲源，而在后壁處受延遲調(diào)整、增益調(diào)整和相位調(diào)整的低音喇叭作為匯點(diǎn)，即聲音的吸收器，其消除來自后壁的低頻反射。但是，該方法局限于只能工作在頻譜的最低部分(低于150 Hz)，并且對低音喇叭信號做出調(diào)整的類型是非常初級的。
3.第三個重要方法是模態(tài)均衡[16，21]，其中模態(tài)共振及其衰減時間由數(shù)字預(yù)濾波器進(jìn)行均衡。該方法涉及單室模式的中心頻率和衰減時間的明確標(biāo)識，并且其被局限于工作在非常低的頻率(通常只在200 Hz以下)，其中假定房間共振是明顯的并且在頻率軸上良好分離。參考文獻(xiàn)[16]討論了兩種可能的方法，類型I和類型II，類型I是單通道均衡器，類型II使用兩個或更多通道用于消除房間模式。在[16]中確認(rèn)的是，當(dāng)使用兩個以上的通道時，用于類型II模態(tài)均衡的濾波器設(shè)計并不簡單，并且沒有提出對于多通道設(shè)計情況的明確解決方案?？傊?，該方法不令人滿意，因為其依賴于在典型房間中一般無法實(shí)現(xiàn)的假定，例如，所有經(jīng)過均衡的模式被良好分離并且可以以高精度進(jìn)行估計。
4.第四類方法基于在各種目標(biāo)下的多通道濾波器設(shè)計。一個目標(biāo)是主動噪聲控制，其中來自一個或幾個揚(yáng)聲器的聲音被用于消除不需要的聲學(xué)干擾，參見例如[11]。第二個目標(biāo)是獲得特定聲壓在少量空間位置(通常是人類聽者耳朵的位置)的精確再現(xiàn)。該方法通常被稱為串音消除、虛擬聲學(xué)成像或聽覺傳輸立體聲[2，22，24，25]。這種方法的缺點(diǎn)是其性能對于聽者的小的移動極端敏感，并且其在正常的混響房間中特別不可靠。第三個常見目標(biāo)涉及“全息聲(holophonic)”音頻渲染技術(shù)，例如波場合成(WFS)和高階環(huán)境立體混合聲(HOA) [10，28，30]，其使用50個或更多揚(yáng)聲器的大規(guī)模揚(yáng)聲器陣列，目的在于在二維或三維中的大型區(qū)域上重現(xiàn)任意聲場。許多多通道濾波器的設(shè)計已被提出，以改進(jìn)WFS、HOA和相關(guān)技術(shù)的性能，參見例如[9，12，18，29]。第四個目標(biāo)涉及在采用所謂的低音管理的聲音系統(tǒng)[3]中的低音喇叭和衛(wèi)星揚(yáng)聲器之間的交叉頻率區(qū)域中破壞性相位交互作用的最小化。這些提及的多通道濾波器設(shè)計并不適于作為一般揚(yáng)聲器預(yù)補(bǔ)償問題的解決方案。首先，與單通道預(yù)補(bǔ)償方法相比，它們在其目標(biāo)方面顯著不同。第二，所提出計算方法產(chǎn)生具有無法令人滿意屬性的濾波器。例如，大多數(shù)方法在頻域中設(shè)計濾波器，而不考慮寬帶濾波器性能，例如因果關(guān)系、通過系統(tǒng)的最大允許延遲以及預(yù)振鈴誤差的水平和持續(xù)時間。
[0010]針對用于立體聲或多通道音頻再現(xiàn)的現(xiàn)有揚(yáng)聲器設(shè)置的可靠寬頻帶揚(yáng)聲器/房間補(bǔ)償?shù)哪康?，現(xiàn)有技術(shù)中沒有多通道濾波器設(shè)計方法是有用的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]總的目標(biāo)是提供一種擴(kuò)展的預(yù)補(bǔ)償策略，用于改善兩個或更多揚(yáng)聲器上立體聲或多通道音頻材料的再現(xiàn)。
[0012]特定的目標(biāo)是提供一種方法，用于為相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器。
[0013]另一個特定的目標(biāo)是提供一種系統(tǒng)，用于為相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器。
[0014]又一個特定的目標(biāo)是提供一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，用于為相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器。
[0015]同樣一個特定的目的是提供一種改進(jìn)的音頻預(yù)補(bǔ)償控制器，和包括這種音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的音頻系統(tǒng)以及由這種音頻預(yù)補(bǔ)償控制器所產(chǎn)生的數(shù)字音頻信號。這些和其它目的由所附專利權(quán)利要求所定義的本發(fā)明來滿足。
[0016]基本思路是為相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器，該相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)包括總共N ^ 2個揚(yáng)聲器，每一個都具有揚(yáng)聲器輸入。所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有針對L個輸入信號的數(shù)量為L ^ I的輸入以及針對N個控制器輸出信號的N個輸出，每個聲音生成系統(tǒng)的揚(yáng)聲器對應(yīng)一個輸出，并且所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器通常具有多個可調(diào)整濾波器參數(shù)。相關(guān)的是，針對N個揚(yáng)聲器輸入的至少子集中的每一個，基于在M ^ 2個測量位置的聲音測量，估計分布在聽音環(huán)境中所關(guān)注區(qū)域內(nèi)的所述M個測量位置中每一個處的脈沖響應(yīng)。還重要的是，針對所述L個輸入信號中的每一個，指定所述N個揚(yáng)聲器中選擇的一個作為主揚(yáng)聲器，以及指定包括所述N個揚(yáng)聲器中至少一個的選擇的子集S作為支持揚(yáng)聲器，其中所述主揚(yáng)聲器不是這個子集的部分。關(guān)鍵點(diǎn)是，針對每個主揚(yáng)聲器，指定在所述M個測量位置中每一個處的目標(biāo)脈沖響應(yīng)，其中所述目標(biāo)脈沖響應(yīng)具有聲學(xué)傳播延遲，其中所述聲學(xué)傳播延遲基于從主揚(yáng)聲器到相應(yīng)測量位置的距離來確定。然后思路是，針對所述L個輸入信號中的每一個，基于選擇的主揚(yáng)聲器和選擇的(一個或多個)支持揚(yáng)聲器，確定所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)，以使得在所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的動態(tài)穩(wěn)定性的約束下優(yōu)化準(zhǔn)則函數(shù)，其中所述準(zhǔn)則函數(shù)包括在所述M個測量位置上補(bǔ)償估計脈沖響應(yīng)與目標(biāo)脈沖響應(yīng)之間差值的冪(power )的加權(quán)求和。
[0017]本發(fā)明的不同方面包括用于確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的方法、系統(tǒng)和計算機(jī)程序，這樣被確定的預(yù)補(bǔ)償控制器，包含這種音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的音頻系統(tǒng)，以及由這種音頻預(yù)補(bǔ)償控制器所產(chǎn)生的數(shù)字音頻信號。
[0018]本發(fā)明提供下列優(yōu)點(diǎn):
?用于音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的改進(jìn)設(shè)計方案。
?對兩個或更多揚(yáng)聲器上的立體聲或多通道音頻材料的改善的再現(xiàn)。
?在揚(yáng)聲器的脈沖響應(yīng)隨著空間位置變化的房間或聽音環(huán)境中的更好的性能。
?更高的靈活性，其中性能改進(jìn)不局限于低頻率。
?對問題例如因果性和預(yù)振鈴人為現(xiàn)象的控制。
[0019]通過閱讀本發(fā)明實(shí)施例的后繼描述時將理解本發(fā)明所提供的其它優(yōu)點(diǎn)和特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過參考連同附圖一起做出的后面的描述可以最好地理解本發(fā)明，連同其另外的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中:
圖1描述了單通道補(bǔ)償器K,其具有信號作為輸入信號。補(bǔ)償器產(chǎn)生控制信號入控制信號作為對聲學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定線性動態(tài)單輸入多輸出(SIMO)模型《的輸入。模型?具有一個輸入和M個輸出，其中M個輸出表不M個測量位置。在M個測量位置處的聲學(xué)信號由列向量y(t)來表示。所期望的動態(tài)系統(tǒng)屬性由穩(wěn)定的SMO模型P指定，其具有一個輸入和M個輸出。當(dāng)信號被用作對Φ的輸入時，所產(chǎn)生的輸出是所期望的具有M個元素的信號向量M維信號向量Λ/?)表示_7幻的測量值，而信號向量人其也具有維度Μ，表示可能的測量干擾。
圖2描述了多通道補(bǔ)償器π,其具有信號作為輸入信號。補(bǔ)償器產(chǎn)生具有N個元素的多通道控制信號《“入控制信號作為向聲學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定線性動態(tài)多輸入多輸出(MIMO)模型對的輸入。模型具有N個輸入和M個輸出，其中N個輸入表不對N個揚(yáng)聲器的輸入，而M個輸出表示M個測量位置。在M個測量位置處的聲學(xué)信號由列向量y(t)來表示。所期望的動態(tài)系統(tǒng)屬性由穩(wěn)定的SMO模型U指定，SIMO模型，具有一個輸入和M個輸出。當(dāng)信號被用作對1>的輸入時，所產(chǎn)生的輸出是所期望的具有M個元素的信號向量M維信號向量ym(t)表示y(t)的測量，而信號向量e(t)，其也具有維度M，表示可能的測量干擾。
圖3是圖示了包括聲音生成系統(tǒng)和音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的音頻系統(tǒng)的示例的示意圖。
圖4是適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基于計算機(jī)的系統(tǒng)的示例的示意框圖。
圖5是圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例用于確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的方法的示意流程圖。
圖6是在64個位置測量的房間中揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)(灰線)，以及其均方根(RMS)平均(黑線)。
圖7是在單通道預(yù)補(bǔ)償濾波器已被應(yīng)用于其輸入之后，與圖6中相同的揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)。該圖示出了在64個位置所測量的頻率響應(yīng)(灰線)，以及其均方根(RMS)平均(黑線)。
圖8示出了多通道預(yù)補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果，其中圖6的揚(yáng)聲器被用作主揚(yáng)聲器，并且附加的15個揚(yáng)聲器被用作支持揚(yáng)聲器。該圖示出了在64個位置測量的頻率響應(yīng)(灰線)，以及其均方根(RMS)平均(黑線)。
圖9示出了當(dāng)還未應(yīng)用預(yù)補(bǔ)償時,與圖6中相同的揚(yáng)聲器的瀑布圖(waterfall plot)或累積頻譜衰減。圖中所示的瀑布是在64個位置上揚(yáng)聲器的脈沖響應(yīng)的平均累積頻譜衰減。
圖10示出了與圖7中相同的揚(yáng)聲器的瀑布圖或累積頻譜衰減，其中已經(jīng)應(yīng)用了單通道預(yù)補(bǔ)償濾波器。圖中所示的瀑布是在64個位置上受補(bǔ)償揚(yáng)聲器的脈沖響應(yīng)的平均累積頻譜衰減。
圖11示出了與圖8中相同的揚(yáng)聲器的瀑布圖或累積頻譜衰減，其中已經(jīng)應(yīng)用了多通道預(yù)補(bǔ)償策略以使用15個附加的支持揚(yáng)聲器來補(bǔ)償主揚(yáng)聲器。圖中所示的瀑布是在64個位置上受補(bǔ)償揚(yáng)聲器的脈沖響應(yīng)的平均累積頻譜衰減。

【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 貫穿整個附圖，相同的標(biāo)號被用于類似或相對應(yīng)的元素。
[0022]所提技術(shù)基于這樣的認(rèn)識，即動態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以及對數(shù)字預(yù)補(bǔ)償濾波器的基于模型的優(yōu)化，為設(shè)計通過修改對設(shè)備的輸入信號來改善各種類型音頻設(shè)備的性能的濾波器提供了強(qiáng)大的工具。此外要指出的是，適當(dāng)?shù)哪Ｐ涂梢酝ㄟ^在分布于聽音環(huán)境中所關(guān)注區(qū)域內(nèi)的多個測量位置處進(jìn)行測量來獲得。
[0023]如所提到的，基本思想是為相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器。如圖3的不例中所不,聲音生成系統(tǒng)包括總共Ar > 2個揚(yáng)聲器,每一個都具有揚(yáng)聲器輸入。音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有數(shù)量i: 2 I個輸入用于L個輸入信號和N個輸出用于N個控制器輸出信號，聲音生成系統(tǒng)的每個揚(yáng)聲器一個。應(yīng)當(dāng)理解的是，控制器輸出信號被導(dǎo)向到揚(yáng)聲器，即在揚(yáng)聲器的輸入路徑中。經(jīng)由可選的電路(由虛線所指示)(諸如數(shù)模轉(zhuǎn)換器、放大器和附加的濾波器)，控制器輸出信號可以被傳送到揚(yáng)聲器輸入?？蛇x的電路還可以包括無線鏈路。
[0024]一般而言，音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有在濾波器設(shè)計方案中確定的多個可調(diào)整的濾波器參數(shù)。因此，當(dāng)進(jìn)行設(shè)計時，音頻預(yù)補(bǔ)償控制器應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生N個控制器輸出信號到聲音生成系統(tǒng)，其目的是修改在分布于聽音環(huán)境中所關(guān)注區(qū)域內(nèi)的多個(# > 2)測量位置所測得的受補(bǔ)償系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。
[0025]圖5是圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例用于確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的方法的示意性流程圖。步驟SI涉及:基于在M個測量位置的聲音測量，針對N個揚(yáng)聲器輸入的至少一子集中的每一個，估計分布在聽音環(huán)境中所關(guān)注區(qū)域內(nèi)的多個(if > 2)測量位置中每一個測量位置處的脈沖響應(yīng)。步驟S2涉及:針對L個輸入信號中的每一個，指定N個揚(yáng)聲器中所選擇的一個作為主揚(yáng)聲器，以及包括N個揚(yáng)聲器中至少一個的所選擇子集S作為支持揚(yáng)聲器，其中主揚(yáng)聲器不是該子集的部分。步驟S3涉及:針對每個主揚(yáng)聲器指定在M個測量位置中每一個測量位置處的目標(biāo)脈沖響應(yīng)，其中目標(biāo)脈沖響應(yīng)具有聲學(xué)傳播延遲，其中聲傳播延遲基于從主揚(yáng)聲器到相應(yīng)測量位置的距離來確定。步驟S4涉及:針對L個輸入信號中的每一個，基于所選擇的主揚(yáng)聲器和所選擇的(一個或多個)支持揚(yáng)聲器，確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)，以便在音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的動態(tài)穩(wěn)定性的約束下優(yōu)化準(zhǔn)則函數(shù)。準(zhǔn)則函數(shù)包括在M個測量位置上的補(bǔ)償估計脈沖響應(yīng)與目標(biāo)脈沖響應(yīng)之間差值的冪的加權(quán)求和。
[0026]換言之，音頻預(yù)補(bǔ)償控制器被配置用于:通過合并使用P個主揚(yáng)聲器以及針對每個主揚(yáng)聲器的N個揚(yáng)聲器的附加數(shù)量的支持揚(yáng)聲器I I S S I,來控制P個主揚(yáng)聲器的聲學(xué)響應(yīng)，其中PiL和Pm
[0027]如果有兩個或更多輸入信號，即i 2 2,則方法還可以包括可選步驟S5:將針對L個輸入信號所確定的所有濾波器參數(shù)合并到音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的合并濾波器參數(shù)集中。具有合并濾波器參數(shù)集的音頻預(yù)補(bǔ)償控制器被配置用于對L個輸入信號進(jìn)行操作，以產(chǎn)生N個控制器輸出信號到揚(yáng)聲器，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脈沖響應(yīng)。
[0028]借助于示例，可以期望音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有如下能力:針對其可調(diào)整濾波器參數(shù)中的某個設(shè)定產(chǎn)生到N個揚(yáng)聲器中的某些的零輸出。
[0029]優(yōu)選地，目標(biāo)脈沖響應(yīng)非零，并且包括可以在規(guī)定限制內(nèi)進(jìn)行修改的可調(diào)整參數(shù)。例如，以優(yōu)化準(zhǔn)則函數(shù)為目的，目標(biāo)脈沖響應(yīng)的可調(diào)整參數(shù)以及音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的可調(diào)整參數(shù)可以共同進(jìn)行調(diào)整。
[0030]在特定的示例實(shí)施例中，確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的步驟基于穩(wěn)定、線性和因果關(guān)系的多變量前饋控制器的參數(shù)的線性二次型高斯(LQG)優(yōu)化，線性二次型高斯(LQG)優(yōu)化基于給定的目標(biāo)動態(tài)系統(tǒng)以及聲音生成系統(tǒng)的動態(tài)模型。如所提到的，控制器輸出信號可以經(jīng)由可選的電路被傳送到揚(yáng)聲器輸入。例如，音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的N個控制器輸出信號中的每一個都可以經(jīng)由包括相位補(bǔ)償組件和延遲組件的全通濾波器被饋送到相應(yīng)的揚(yáng)聲器，產(chǎn)生N個濾波控制器輸出信號。
[0031]可選地，準(zhǔn)則函數(shù)包括懲罰(penalty)項，其中該懲罰項使得通過優(yōu)化準(zhǔn)則函數(shù)所得到的音頻預(yù)補(bǔ)償控制器產(chǎn)生預(yù)補(bǔ)償控制器輸出的所選擇子集上的約束量值(magnitude)的信號水平，從而產(chǎn)生所選擇揚(yáng)聲器輸入上的約束信號水平到用于指定的頻帶的N個揚(yáng)聲器。
[0032]可以多次不同地選擇該懲罰項，并且針對該懲罰項的每個選擇重復(fù)確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的步驟，以導(dǎo)致音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的多個實(shí)例，其中每一個都產(chǎn)生具有個別約束量值的信號水平到S個用于指定的頻帶的支持揚(yáng)聲器。
[0033]在另外的可選實(shí)施例中，準(zhǔn)則函數(shù)包含估計脈沖響應(yīng)中可能誤差的表示。該誤差表示被設(shè)計為描述誤差假定范圍的模型的集合。在該特定的實(shí)施例中，準(zhǔn)則函數(shù)還包含聚合運(yùn)算，其可以是在模型的所述集合上的求和、加權(quán)求和或統(tǒng)計期望。
[0034]在特定的示例中，確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的步驟還基于調(diào)整音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)，以至少在M個測量位置的子集中達(dá)到包括該音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的聲音生成系統(tǒng)的目標(biāo)量值頻率響應(yīng)。
[0035]借助于示例，調(diào)整音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的步驟基于至少在M個測量位置的子集中評估量值頻率響應(yīng)，以及隨后確定包括音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的聲音生成系統(tǒng)的最小相位模型。
[0036]優(yōu)選地，針對N個揚(yáng)聲器輸入的至少子集中的每一個估計多個測量位置(M)中每一個測量位置處的脈沖響應(yīng)的步驟基于描述在M個測量位置處聲音生成系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)的模型。
[0037]如技術(shù)人員所理解的，音頻預(yù)補(bǔ)償控制器可以通過在音頻濾波器結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)濾波器參數(shù)來創(chuàng)建。然后，該音頻濾波器結(jié)構(gòu)通常連同聲音生成系統(tǒng)體現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脈沖響應(yīng)在聽音環(huán)境中的M個測量位置處的生成。
[0038]所提出的技術(shù)可以被用在許多音頻應(yīng)用中。例如，聲音生成系統(tǒng)可以是汽車音頻系統(tǒng)或移動演播室音頻系統(tǒng)，而聽音環(huán)境可以是汽車或移動演播室的部分。聲音生成系統(tǒng)的其它示例包括電影院音頻系統(tǒng)、音樂廳音頻系統(tǒng)、家庭音頻系統(tǒng)或者專業(yè)音頻系統(tǒng)，其中對應(yīng)的聽音環(huán)境是電影院、音樂廳、家、演播室、禮堂或任何其它處所的部分。
[0039]現(xiàn)在將參考各種非限制性的示例性實(shí)施例，對所提出的技術(shù)進(jìn)行更詳細(xì)描述。
[0040]通過線性動態(tài)預(yù)補(bǔ)償?shù)穆晥隹刂?br> 可以具有多個輸入和/或多個輸出的線性濾波器、動態(tài)系統(tǒng)或模型在下文中由/#遂廣慶矩A車來表示，并且由粗體書法體字母來表示，例如祝{q、或僅僅《。傳遞函數(shù)矩陣的特殊情況是僅包括FIR濾波器作為元素的矩陣。這樣的矩陣將被稱為多現(xiàn)式矩A車，并由粗斜體大寫字母表示，例如Afo-1)或僅僅兒此處f1是向后移位算子，當(dāng)對信號s (t)進(jìn)行運(yùn)算時，其產(chǎn)生 s (t -1), BP, <7_1s(t)= s (t -1)。類似地，qs(t) = s(t + I)。當(dāng)在頻域中計算多項式或有理矩陣時，復(fù)變量z或^^被交換為q。FIR濾波器的因果矩陣(多項式矩陣)B{ql)僅對相對于目前時間指標(biāo)t是當(dāng)前或過去的輸入信號進(jìn)行運(yùn)算。因此，其將僅具有在向后移位算子f1中是多項式的矩陣元素。類似地，多項式矩陣，Q-1)將對未來和過去的信號二者進(jìn)行運(yùn)算，而AG?)將僅對未來信號進(jìn)行運(yùn)算。上標(biāo)(.)τ例如妒(f1)或V，表示轉(zhuǎn)置，并且當(dāng)被用于向量、有理或多項式矩陣時，其表示轉(zhuǎn)置的行向量變?yōu)榱邢蛄?，而有理或多項式矩陣的第j行變?yōu)橄嗤仃嚨牡趈列。類似地，下標(biāo)(.)*表示復(fù)共軛轉(zhuǎn)置。如上面所解釋的，其表示向量、有理或多項式矩陣將被轉(zhuǎn)置，并且將對其元素進(jìn)行復(fù)共軛。例如，有理矩陣^ (f1)的復(fù)共軛轉(zhuǎn)置表示為(7)。單位矩陣是在對角線上為I的常數(shù)矩陣。其表示為I或如果維度是NXN，則表示為1#，。另一個常數(shù)矩陣，例如，0#表示維度為NXN的零矩陣。此外,diag (.,.Fn]t )表示…Fn在對角線上的對角矩陣,而tr/7表示矩陣P的跡，其是P的對角元素的和。
[0041]，要被修改的聲音生成或再現(xiàn)系統(tǒng)將如圖2中那樣由線性時不變和穩(wěn)定的動態(tài)模型祝來表示，其描述了在離散時間中N個輸入信號的集合u(t)與M個模型輸出信號的集合y (t)之間的關(guān)系:

【權(quán)利要求】
1.一種用于為相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的方法，所述聲音生成系統(tǒng)包括總共N > 2個揚(yáng)聲器，每一個都具有揚(yáng)聲器輸入，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有針對L個輸入信號的數(shù)量為L ^ I的輸入以及針對N個控制器輸出信號的N個輸出，所述聲音生成系統(tǒng)的每個揚(yáng)聲器對應(yīng)一個輸出，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有多個可調(diào)整濾波器參數(shù)，其中所述方法包括以下步驟: ?針對所述N個揚(yáng)聲器輸入的至少子集中的每一個，基于在M > 2個測量位置的聲音測量，估計分布在聽音環(huán)境中所關(guān)注區(qū)域內(nèi)的所述M個測量位置中每一個處的脈沖響應(yīng)； ?針對所述L個輸入信號中的每一個，指定所述N個揚(yáng)聲器中選擇的一個作為主揚(yáng)聲器，以及指定包括所述N個揚(yáng)聲器中至少一個的選擇的子集S作為支持揚(yáng)聲器，其中所述主揚(yáng)聲器不是所述子集的部分； ?針對每個主揚(yáng)聲器，指定在所述M個測量位置中每一個處的目標(biāo)脈沖響應(yīng)，其中所述目標(biāo)脈沖響應(yīng)具有聲學(xué)傳播延遲，其中所述聲學(xué)傳播延遲基于從主揚(yáng)聲器到相應(yīng)測量位置的距離來確定； ?針對所述L個輸入信號中的每一個，基于選擇的主揚(yáng)聲器和選擇的(一個或多個)支持揚(yáng)聲器，確定所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)，以使得在所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的動態(tài)穩(wěn)定性的約束下優(yōu)化準(zhǔn)則函數(shù)，其中所述準(zhǔn)則函數(shù)包括在所述M個測量位置上補(bǔ)償估計脈沖響應(yīng)與目標(biāo)脈沖響應(yīng)之間差值的冪的加權(quán)求和。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，L^ 2，并且所述方法包括以下步驟:將針對所述L個輸入信號所確定的所有所述濾波器參數(shù)合并到用于所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的合并集合中，其中具有濾波器參數(shù)的所述合并集合的所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器被配置用于對所述L個輸入信號進(jìn)行操作，以產(chǎn)生所述N個控制器輸出信號到所述揚(yáng)聲器，從而實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)脈沖響應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器被配置用于:通過合并使用所述P個主揚(yáng)聲器以及針對每個主揚(yáng)聲器的所述N個揚(yáng)聲器中附加數(shù)量S的支持揚(yáng)聲器，I彡S彡N-1，來控制P個主揚(yáng)聲器的聲學(xué)響應(yīng)，其中P〈L且P彡N。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有如下能力:針對其可調(diào)整濾波器參數(shù)的某些設(shè)定，產(chǎn)生輸出零到所述N個揚(yáng)聲器中的一些。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，確定所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的所述步驟基于穩(wěn)定、線性和因果關(guān)系的多變量前饋控制器的參數(shù)的線性二次型高斯(LQG)優(yōu)化，線性二次型高斯優(yōu)化基于給定的目標(biāo)動態(tài)系統(tǒng)以及聲音生成系統(tǒng)的動態(tài)模型。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的所述N個控制器輸出信號中的每一個，通過包括相位補(bǔ)償組件和延遲組件的全通濾波器，被饋送到相應(yīng)的揚(yáng)聲器，產(chǎn)生N個濾波的控制器輸出信號。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述準(zhǔn)則函數(shù)包括懲罰項，其中所述懲罰項使得通過優(yōu)化所述準(zhǔn)則函數(shù)所獲得的所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器產(chǎn)生在所述預(yù)補(bǔ)償控制器輸出的選擇的子集上的約束量值的信號水平，以產(chǎn)生選擇的揚(yáng)聲器輸入上的約束信號水平給指定頻帶的所述N個揚(yáng)聲器。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，可以多次不同地選擇所述懲罰項，并且針對所述懲罰項的每個選擇，確定所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的所述步驟被重復(fù)，從而導(dǎo)致所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的多個實(shí)例，其中每一個都產(chǎn)生具有個體約束量值的信號水平給指定頻帶的所述S個支持揚(yáng)聲器。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述準(zhǔn)則函數(shù)首先包括模型的集合，其描述估計脈沖響應(yīng)中可能誤差的范圍，并且其次，包括聚合運(yùn)算，其中所述聚合運(yùn)算是在所述模型的集合上的求和、加權(quán)求和或統(tǒng)計期望。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，確定所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的所述步驟還基于調(diào)整所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)，以至少在所述M個測量位置的子集中，達(dá)到包括所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的所述聲音生成系統(tǒng)的目標(biāo)量值頻率響應(yīng)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，調(diào)整所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的所述步驟基于至少在所述M個測量位置的子集中評估量值頻率響應(yīng)，以及隨后確定包括所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的所述聲音生成系統(tǒng)的最小相位模型。
12.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，目標(biāo)脈沖響應(yīng)非零，并且包括能夠在規(guī)定限制內(nèi)進(jìn)行修改的可調(diào)整參數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，對目標(biāo)脈沖響應(yīng)的可調(diào)整參數(shù)以及音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的可調(diào)整參數(shù)進(jìn)行共同調(diào)整，目的是為了優(yōu)化所述準(zhǔn)則函數(shù)。
14.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，針對所述N個揚(yáng)聲器輸入的至少子集中的每一個，估計M個測量位置中每一個處的脈沖響應(yīng)的所述步驟基于描述所述M個測量位置處的所述聲音生成系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)的模型。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器通過在音頻濾波器結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)所述濾波器參數(shù)來創(chuàng)建。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述音頻濾波器結(jié)構(gòu)連同所述聲音生成系統(tǒng)一起被體現(xiàn)以實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)脈沖響應(yīng)在所述聽音環(huán)境中的所述M個測量位置處的生成。
17.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述聲音生成系統(tǒng)是汽車音頻系統(tǒng)或移動演播室音頻系統(tǒng)，并且所述聽音環(huán)境是汽車或移動演播室的部分。
18.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述聲音生成系統(tǒng)是電影院音頻系統(tǒng)、音樂廳音頻系統(tǒng)、家庭音頻系統(tǒng)或?qū)I(yè)音頻系統(tǒng)，并且所述聽音環(huán)境是電影院、音樂廳、家、演播室、禮堂或任何其它處所的部分。
19.一種用于為相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的系統(tǒng),所述聲音生成系統(tǒng)包括總共N > 2個揚(yáng)聲器，每一個都具有揚(yáng)聲器輸入，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有針對L個輸入信號的數(shù)量為L ^ I的輸入以及針對N個控制器輸出信號的N個輸出，所述聲音生成系統(tǒng)的每個揚(yáng)聲器對應(yīng)一個輸出，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有多個可調(diào)整濾波器參數(shù)，其中所述系統(tǒng)包括: ?用于針對所述N個揚(yáng)聲器輸入的至少子集中的每一個，基于在M >2個測量位置的聲音測量，估計分布在聽音環(huán)境中所關(guān)注區(qū)域內(nèi)的所述M個測量位置中每一個處的脈沖響應(yīng)的裝置； ?用于針對所述L個輸入信號中的每一個，指定所述N個揚(yáng)聲器中選擇的一個作為主揚(yáng)聲器，以及指定包括所述N個揚(yáng)聲器中至少一個的選擇的子集S作為支持揚(yáng)聲器的裝置，其中所述主揚(yáng)聲器不是所述子集的部分； ?用于針對每個主揚(yáng)聲器，指定在所述M個測量位置中每一個處的目標(biāo)脈沖響應(yīng)的裝置，其中所述目標(biāo)脈沖響應(yīng)具有聲學(xué)傳播延遲，其中所述聲學(xué)傳播延遲基于從主揚(yáng)聲器到相應(yīng)測量位置的距離來確定； ?用于針對所述L個輸入信號中的每一個，基于選擇的主揚(yáng)聲器和選擇的(一個或多個)支持揚(yáng)聲器，確定所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)，以使得在所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的動態(tài)穩(wěn)定性的約束下優(yōu)化準(zhǔn)則函數(shù)的裝置，其中所述準(zhǔn)則函數(shù)包括在所述M個測量位置上補(bǔ)償估計脈沖響應(yīng)與目標(biāo)脈沖響應(yīng)之間差值的冪的加權(quán)求和。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，L^ 2，并且所述系統(tǒng)包括:用于將針對所述L個輸入信號所確定的所有所述濾波器參數(shù)合并到用于所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的合并集合中的裝置，其中具有濾波器參數(shù)的所述合并集合的所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器被配置用于對所述L個輸入信號進(jìn)行操作，以產(chǎn)生所述N個控制器輸出信號到所述揚(yáng)聲器，從而實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)脈沖響應(yīng)。
21.如權(quán)利要求19或20所述的系統(tǒng)，其中，用于確定所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的所述裝置被配置為基于穩(wěn)定、線性和因果關(guān)系的多變量前饋控制器的參數(shù)的線性二次型高斯(LQG)優(yōu)化進(jìn)行操作，線性二次型高斯優(yōu)化基于給定的目標(biāo)動態(tài)系統(tǒng)以及聲音生成系統(tǒng)的動態(tài)模型。
22.一種用于當(dāng)在計算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行時為相關(guān)聯(lián)的聲音生成系統(tǒng)確定音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述聲音生成系統(tǒng)包括總共N ^ 2個揚(yáng)聲器,每一個都具有揚(yáng)聲器輸入，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有針對L個輸入信號的數(shù)量為LS I的輸入以及針對N個控制器輸出信號的N個輸出，所述聲音生成系統(tǒng)的每個揚(yáng)聲器對應(yīng)一個輸出，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器具有多個可調(diào)整濾波器參數(shù)，其中所述計算機(jī)程序產(chǎn)品包括: ?用于針對所述N個揚(yáng)聲器輸入的至少子集中的每一個，基于在M > 2個測量位置的聲音測量，估計分布在聽音環(huán)境中所關(guān)注區(qū)域內(nèi)的所述M個測量位置中每一個處的脈沖響應(yīng)的程序裝置； ?用于針對所述L個輸入信號中的每一個，指定所述N個揚(yáng)聲器中選擇的一個作為主揚(yáng)聲器，以及指定包括所述N個揚(yáng)聲器中至少一個的選擇的子集S作為支持揚(yáng)聲器的程序裝置，其中所述主揚(yáng)聲器不是所述子集的部分； ?用于針對每個主揚(yáng)聲器，指定在所述M個測量位置中每一個處的目標(biāo)脈沖響應(yīng)的程序裝置，其中所述目標(biāo)脈沖響應(yīng)具有聲學(xué)傳播延遲，其中所述聲學(xué)傳播延遲基于從主揚(yáng)聲器到相應(yīng)測量位置的距離來確定； ?用于針對所述L個輸入信號中的每一個，基于選擇的主揚(yáng)聲器和選擇的(一個或多個)支持揚(yáng)聲器，確定所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)，以使得在所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的動態(tài)穩(wěn)定性的約束下優(yōu)化準(zhǔn)則函數(shù)的程序裝置，其中所述準(zhǔn)則函數(shù)包括在所述M個測量位置上補(bǔ)償估計脈沖響應(yīng)與目標(biāo)脈沖響應(yīng)之間差值的冪的加權(quán)求和。
23.如權(quán)利要求22所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，L^ 2，并且所述計算機(jī)程序產(chǎn)品包括:用于將針對所述L個輸入信號所確定的所有所述濾波器參數(shù)合并到用于所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的合并集合中的程序裝置，其中具有濾波器參數(shù)的所述合并集合的所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器被配置用于對所述L個輸入信號進(jìn)行操作，以產(chǎn)生所述N個控制器輸出信號到所述揚(yáng)聲器，從而實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)脈沖響應(yīng)。
24.如權(quán)利要求22或23所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，用于確定所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的濾波器參數(shù)的所述裝置被配置為基于穩(wěn)定、線性和因果關(guān)系的多變量前饋控制器的參數(shù)的線性二次型高斯(LQG)優(yōu)化進(jìn)行操作，線性二次型高斯優(yōu)化基于給定的目標(biāo)動態(tài)系統(tǒng)以及聲音生成系統(tǒng)的動態(tài)模型。
25.通過使用權(quán)利要求1至18中的任一項的方法所確定的音頻預(yù)補(bǔ)償控制器。
26.如權(quán)利要求24所述的音頻預(yù)補(bǔ)償控制器，其中，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器為線性穩(wěn)定因果關(guān)系前饋控制器。
27.一種包括聲音生成系統(tǒng)和通向所述聲音生成系統(tǒng)的輸入路徑中的音頻預(yù)補(bǔ)償控制器的音頻系統(tǒng)，其中，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器通過使用權(quán)利要求1至18中任一項的方法來確定。
28.由音頻預(yù)補(bǔ)償控制器產(chǎn)生的數(shù)字音頻信號，所述音頻預(yù)補(bǔ)償控制器通過使用權(quán)利要求I至18中任一項的方法來確定。
【文檔編號】H04R3/04GK104186001SQ201280068508
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月22日
【發(fā)明者】L-J.布雷恩馬克, A.阿倫, A.巴內(nèi) 申請人:迪拉克研究公司