專利名稱：陣列型聲系統(tǒng)配置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括聲換能器陣列的裝置，所述聲換能器能夠接收音頻輸入信號(hào)并以適合于家庭娛樂(lè)或者專業(yè)聲音再現(xiàn)應(yīng)用的音量產(chǎn)生可聞的聲束。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于配置這樣的裝置的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
共同擁有的國(guó)際專利申請(qǐng)WO 01/23104和WO 02/078388描述了換能器陣列及其達(dá)到各種各樣效果的應(yīng)用，這些公開(kāi)附此作參考。它們描述了用于接收輸入信號(hào)、對(duì)其進(jìn)行若干次復(fù)制并在將它們路由到相應(yīng)的輸出換能器之前改變每一個(gè)所述復(fù)制品，以便建立所需的聲場(chǎng)的方法和設(shè)備。除了別的之外，所述聲場(chǎng)可以包括定向可控波束、聚焦波束或者模擬聲源。上述及其他相關(guān)應(yīng)用的方法和設(shè)備在下文中稱作″聲投射器″技術(shù)。
傳統(tǒng)的環(huán)繞聲是通過(guò)在包圍聽(tīng)眾位置(亦稱″悅耳點(diǎn)″)的適當(dāng)?shù)奈恢蒙戏胖脫P(yáng)聲器而產(chǎn)生的。一般，環(huán)繞聲系統(tǒng)使用位于前半空間的左、中和右揚(yáng)聲器并在后半空間使用兩個(gè)后揚(yáng)聲器。術(shù)語(yǔ)″前″，″左″，″中″，″右″和″后″是相對(duì)于所述聽(tīng)眾位置和方向而定的。往往還設(shè)置次低音揚(yáng)聲器，而且一般規(guī)定，所述次低音揚(yáng)聲器可以設(shè)置在聆聽(tīng)環(huán)境中的任意位置。
環(huán)繞聲系統(tǒng)對(duì)輸入音頻信息進(jìn)行解碼，并使用解碼后的信息在不同的聲道當(dāng)中分配所述信號(hào)，每一聲道一般通過(guò)一個(gè)揚(yáng)聲器或者兩個(gè)揚(yáng)聲器結(jié)合發(fā)射的。所述音頻信息本身可以包括用于幾個(gè)聲道中每一個(gè)的信息(象杜比環(huán)繞聲5.1中那樣)或者只用于這些聲道中一些聲道的信息，同時(shí)其他聲道是模擬聲道(象Dolby Pro邏輯系統(tǒng)中那樣)。
在所述共同擁有的公開(kāi)的國(guó)際專利申請(qǐng)WO 01/23104和WO02/078388中，聲投射器通過(guò)發(fā)射聲束，每一個(gè)都代表上述聲道中的一個(gè)并從諸如天花板和墻壁這樣的表面把聲束反射回聽(tīng)眾，產(chǎn)生環(huán)繞聲環(huán)境。聽(tīng)眾感覺(jué)所述聲束就像是從定位在發(fā)生最后一次反射的點(diǎn)或者其后的聲源的聲學(xué)鏡像發(fā)射的。其優(yōu)點(diǎn)是，在房間內(nèi)只利用一個(gè)單一的裝置就可以建立環(huán)繞聲系統(tǒng)。
然而使用聲束反射的聲投射器系統(tǒng)只有受過(guò)訓(xùn)練的的安裝者和受到密切指導(dǎo)的用戶才能安裝，所以仍舊希望為受過(guò)較少訓(xùn)練的人員或者水平一般的最終用戶簡(jiǎn)化配置程序。
與聲投射器配置相聯(lián)系的問(wèn)題與某些旨在部分地或總體重構(gòu)波場(chǎng)的已知的方法無(wú)關(guān)。在后一類方法中，它試圖記錄聽(tīng)眾位置上整個(gè)波場(chǎng)。為了再現(xiàn)，以一種在所需的位置上最大限度地接近所需的波場(chǎng)的方式控制若干個(gè)揚(yáng)聲器。盡管這些方法固有地記錄從房間或者音樂(lè)廳內(nèi)不同的反射器的反射，但并不試圖從這些記錄推斷聲投射器的控制參數(shù)。本質(zhì)上，所述波場(chǎng)重構(gòu)方法對(duì)房間的實(shí)際的幾何形狀″一無(wú)所知″，因此不能用在本發(fā)明所涉及的問(wèn)題。
配置聲投射器的一個(gè)重要方面是為每一輸出聲道(聲束)確定適當(dāng)?shù)幕蛘咦罴巡ㄊD(zhuǎn)向角，使得零次、一次或多次(從墻壁、天花板或物體)反射之后，所述聲束主要從所需方向(一般對(duì)于中央聲道從正面、對(duì)于左和右正面聲道從正面兩側(cè)，而對(duì)于后左和右聲道從聽(tīng)眾后面兩側(cè))抵達(dá)聽(tīng)眾。所述配置的第二個(gè)重要方面是，在每一個(gè)發(fā)射的聲束中安排相對(duì)延遲使得它們?cè)跁r(shí)間上同步地到達(dá)聽(tīng)眾，因此，這樣選擇所述延遲，以便補(bǔ)償聲投射器陣列和聽(tīng)眾之間經(jīng)由其不同路徑的不同路徑長(zhǎng)度。
要通過(guò)嘗試法以外的方法完成所述配置任務(wù)，重要的是，有關(guān)包圍所述聲投射器和聽(tīng)眾的聆聽(tīng)環(huán)境，一般是聆聽(tīng)室和家庭配置，一般是客廳的幾何形狀的詳細(xì)信息。另一個(gè)重要的信息是聽(tīng)眾和聲投射器在所述環(huán)境中的位置，以及周圍環(huán)境的反射表面屬性，例如，墻壁材料、天花板材料和覆蓋物。最后，需要知道所述環(huán)境內(nèi)聲音反射物和/或聲音阻礙物的位置，以便能夠避免聲束路徑意外地與這樣的障礙物相交。
發(fā)明概要本發(fā)明提出使用一種或者兩種或兩種以上以下方法的組合，以便簡(jiǎn)化聲投射器的安裝第一種方法是使用電子介質(zhì)形式的配置指南，諸如CDROM或者DVD或者印刷的手冊(cè)，最好由視頻顯示器支持的電子介質(zhì)形式的配置指南。向用戶詢問(wèn)一系列問(wèn)題，包括以下細(xì)節(jié)聲投射器安裝位置；房間的形狀和尺寸；和/或從聲投射器到聆聽(tīng)位置的距離。
權(quán)項(xiàng)33中提出對(duì)用于達(dá)此目的系統(tǒng)的權(quán)利要求。
可以或者通過(guò)一系列公開(kāi)的問(wèn)題(諸如在專家系統(tǒng)中那樣)或者通過(guò)提供可能的答案組合的有限選擇機(jī)會(huì)(為清楚起見(jiàn)還包括例圖)來(lái)做到這一點(diǎn)。
從所述信息中，可以為每一個(gè)聲道預(yù)先選定少數(shù)幾個(gè)潛在的波束方向，加以存儲(chǔ)，例如采用清單的形式。然后，聲投射器系統(tǒng)可以產(chǎn)生限帶噪聲的短脈沖串，在這些潛在方向中的每一個(gè)重復(fù)循環(huán)。對(duì)于每一個(gè)方向，向用戶詢問(wèn)，以便例如通過(guò)激活按鈕來(lái)選擇一個(gè)(主觀的)最好的波束方向。所述步驟可以重復(fù)迭代以便細(xì)化所述選擇。
在不使用微音器的情況下，可以詢問(wèn)用戶以便從菜單選擇每一面墻壁和天花板的表面類型。所述選擇連同前一個(gè)步驟建立的轉(zhuǎn)向角一起，可以用來(lái)推算近似的等式曲線?？梢岳妙愃频寞B代方法來(lái)實(shí)現(xiàn)聲道之間的延遲和音量匹配。
第二種方法是利用任選地通過(guò)輸入插口連接到所述聲投射器的微音器。這允許采取更自動(dòng)化的方法?？梢杂枚ㄎ辉诜块g中一個(gè)點(diǎn)例如，在主要的聆聽(tīng)位置或者在所述聲投射器本身上的全向微音器，自動(dòng)地測(cè)量大量波束角度的脈沖響應(yīng)，而且可以求出一組反射聲音清晰而宏亮的局部最佳值?？梢酝ㄟ^(guò)把微音器定位在聆聽(tīng)區(qū)域其他部分進(jìn)一步進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)量，細(xì)化所述清單。此后可以或者通過(guò)要求用戶指定每一個(gè)波束出現(xiàn)的方向，或者通過(guò)詢問(wèn)有關(guān)幾何結(jié)構(gòu)的問(wèn)題并導(dǎo)出波束途徑來(lái)把最佳波束角度賦予每一個(gè)聲道。在進(jìn)行測(cè)量以前詢問(wèn)用戶某些初步的問(wèn)題將能夠縮小搜索區(qū)域，從而縮短時(shí)間。
第三種方法(更自動(dòng)化，因而更快，對(duì)用戶更友好)包括測(cè)量面板上若干個(gè)單一的換能器和聆聽(tīng)位置上的微音器之間的脈沖響應(yīng)的步驟。通過(guò)把所測(cè)量的脈沖響應(yīng)分解為各個(gè)反射并利用模糊聚類或者其他適當(dāng)算法，即可推導(dǎo)出所述房間內(nèi)關(guān)鍵反射面(包括天花板和側(cè)壁)的位置和方向。還可以準(zhǔn)確地和自動(dòng)地求出微音器相對(duì)于聲投射器的位置(因而聆聽(tīng)位置)。
第四種方法是用聲束″掃描″所述房間，并利用微音器檢測(cè)首先到達(dá)的反射。首先到達(dá)的反射將從最近的目標(biāo)到來(lái)，于是當(dāng)微音器定位在所述聲投射器上時(shí)，可能推導(dǎo)出每一個(gè)波束角度離聲投射器最近的物體。此后可以從所述″第一反射″數(shù)據(jù)推導(dǎo)出所述房間的形狀。
在權(quán)項(xiàng)1至32中提出對(duì)這些方法的權(quán)利要求，而在權(quán)項(xiàng)34至39中提出對(duì)相應(yīng)的設(shè)備的權(quán)利要求。
可以以與一種方法組合的形式使用這里描述的任何一種方法，所述一種方法或許用來(lái)證實(shí)以前所用方法的結(jié)果。在沖突的情況下，聲投射器本身可以決定哪些結(jié)果更準(zhǔn)確，或者可以向用戶詢問(wèn)問(wèn)題，例如借助于圖形顯示。
可以這樣構(gòu)造所述聲投射器，以便提供其感覺(jué)的環(huán)境的圖形顯示，使得用戶可以確認(rèn)聲投射器已經(jīng)正確地檢測(cè)出主要反射面。
從以下參照所附的原理圖對(duì)非限制性示例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的這些及其他方面將變得顯而易見(jiàn)。
附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1是按照本發(fā)明的聲投射器系統(tǒng)的典型配置的原理圖；圖2示出具有安裝在其正面的微音器的聲投射器，并示出從墻壁的漫反射和鏡面反射、返回到所述微音器的漫反射；圖3是方框示意圖，示出推導(dǎo)第一漫反射時(shí)間以便檢測(cè)所述聆聽(tīng)室內(nèi)的表面所需要的一些部件；圖4是一系列曲線圖，表示重疊形成所述微音器輸出的發(fā)射脈沖和不同的反射脈沖；圖5示出掃描房間一角的聲束；圖6示出根據(jù)所述微音器檢測(cè)出的第一反射時(shí)間算出的圖5的固態(tài)表面離開(kāi)所述聲投射器的距離；圖7示出在所述波束掃描圖5所示的角落時(shí)微音器接收到的信號(hào)振幅；圖8是顯示在微音器處記錄的對(duì)由聲投射器系統(tǒng)的換能器發(fā)射的聲音信號(hào)的響應(yīng)的曲線圖；圖9是理想化房間的模型化脈沖響應(yīng)；圖10A至10E示出對(duì)從所述聲投射器系統(tǒng)的不同的換能器發(fā)射的信號(hào)的記錄的響應(yīng)進(jìn)行的聚類分析的結(jié)果；以及圖11概述按照本發(fā)明的方法的一般步驟。
詳細(xì)說(shuō)明結(jié)合共同擁有的申請(qǐng)WO 01/23104and WO 02/078388所描述的數(shù)字聲投射器，能夠最好地說(shuō)明本發(fā)明。WO 01/23104的圖21表示可能的配置，盡管所示反射器可以由房間的墻壁和/或天花板提供。WO 02/078388的圖8表示這樣的配置。
參見(jiàn)附圖的圖1，數(shù)字揚(yáng)聲器系統(tǒng)或者聲投射器10包括換能器或者揚(yáng)聲器11的陣列，這樣控制所述陣列，以便以波束或者多個(gè)聲束12-1、12-2的形式發(fā)射音頻輸入信號(hào)?？梢园崖暿?2-1、12-2定向在所述陣列正面半空間中的任意方向(在極限范圍內(nèi))。通過(guò)使用仔細(xì)選擇的反射途徑，聽(tīng)眾13將感覺(jué)所述陣列發(fā)射的聲束就像是源自它的最后反射位置，或者更精確地說(shuō)，源自所述陣列的由墻壁反射的圖像(類似于鏡像)。
圖1中示出兩個(gè)聲束12-1和12-2。第一波束12-1射向作為房間一部分的側(cè)壁161并向聽(tīng)眾13的方向反射。聽(tīng)眾感覺(jué)所述波束就像是源自定位于反射點(diǎn)17的后方或前方的陣列的圖像，因此來(lái)自右方。用虛線表示的第二波束12-2抵達(dá)聽(tīng)眾13以前受到兩次反射。但是，由于最后的反射發(fā)生在后角落，所以聽(tīng)眾將感覺(jué)聲音就像是從他或者她的后面的聲源發(fā)射的。WO 02/0783808的圖8中也示出了這種配置，并且對(duì)所述實(shí)施例的描述涉及這種配置并被包括在本文中作參考。
盡管聲投射器有許多用途，但是它可以特別有利地用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的環(huán)繞聲系統(tǒng)，后者使用幾個(gè)單獨(dú)的揚(yáng)聲器，一般放置在聆聽(tīng)位置周圍的不同的位置上。數(shù)字聲投射器通過(guò)為環(huán)繞聲音頻信號(hào)每一聲道生成射束，并使那些射束指向適當(dāng)?shù)姆较颍谒鲴雎?tīng)位置上建立真實(shí)的環(huán)繞聲，而不需要其他揚(yáng)聲器或者附加的接線。
在上面引述的國(guó)際專利申請(qǐng)WO 01/23104和WO 02/078388中描述了聲投射器系統(tǒng)的各部件，因而涉及這些申請(qǐng)。
下面描述在裝有聲投射器的房間內(nèi)導(dǎo)致自動(dòng)化識(shí)別諸如圖1中的側(cè)側(cè)壁161的反射面的步驟。
對(duì)于隨后的方法，假設(shè)聲投射器面板的中心定位在坐標(biāo)系的原點(diǎn)上，并位于yz平面，y軸指向聽(tīng)眾的右側(cè)，而正z軸指向上方，正x軸指向聽(tīng)眾的方向。
后面將描述一個(gè)利用聲投射器和接收微音器的方法，所述微音器位于聆聽(tīng)環(huán)境內(nèi)某處，最好在聲投射器本身內(nèi)，并且最好在聲投射器陣列的中心，同時(shí)，其最敏感的接收方向向外并與聲投射器的前表面成直角，以便測(cè)量所述房間/環(huán)境的幾何形狀以及相關(guān)位置和表面的聲學(xué)特性。
所述方法最初可以設(shè)想為利用聲投射器作為聲納(SONAR)。做到這一點(diǎn)的方法是，利用所述陣列結(jié)構(gòu)允許的最高工作頻率，在不明顯產(chǎn)生側(cè)瓣(例如，對(duì)于換能器間隔為40mm的陣列約8KHz)的情況下，從所述聲投射器發(fā)射陣列形成方向準(zhǔn)確可控的波束寬度窄的(例如，理想的是在1和10度角寬之間)聲束，在選擇的方向上發(fā)射聲音脈沖，而同時(shí)用所述微音器檢出反射、折射和衍射回來(lái)的聲音。從聲投射器陣列(Array)發(fā)射脈沖到微音器(Mic)接收任何返回脈沖之間的時(shí)間Tp，給出對(duì)特定返回信號(hào)所行經(jīng)的路徑長(zhǎng)度Lp的良好估計(jì)，其中Tp＝Lp/c0(c0是聲音在環(huán)境空氣中的速度，一般為340m/s)。
類似地，由Mic接收的脈沖的振幅Mp給出有關(guān)所述聲音從所述陣列Array到Mic的傳播路徑的附加的信息。
通過(guò)選擇脈沖從所述陣列發(fā)射的方向的范圍，確定Mic收到的振幅和脈沖傳播時(shí)間，便有可能確定有關(guān)聆聽(tīng)環(huán)境的大量信息，并如將要表明的，信息足以允許在大多數(shù)環(huán)境下自動(dòng)配置所述聲投射器。
幾個(gè)實(shí)際困難使剛才描述的程序復(fù)雜化。第一是，尺寸上明顯地小于一個(gè)聲音波長(zhǎng)因而是平滑的所述表面將主要產(chǎn)生鏡面反射，而不是漫反射。于是，碰在墻壁上的聲束往往被墻壁反射，就像是所述墻壁是聲學(xué)反射鏡，而且一般從所述墻壁反射波束不會(huì)直接返回所述波束的聲源，除非入射角度約為90度(兩個(gè)平面上都是)。于是，房間的最大部分可以看作是不能直接被聲納系統(tǒng)檢測(cè)出的，正如所描述的，只有多次反射的波束(離開(kāi)所述房間內(nèi)幾個(gè)墻壁和/或地板和/或天花板和/或其他物體)回到檢測(cè)用的Mic。
第二個(gè)困難是，在任何真實(shí)的環(huán)境下周圍噪聲電平都不會(huì)是零，總有背景音頻噪聲，而且一般會(huì)干擾對(duì)來(lái)自所述陣列的聲束反射的檢測(cè)。
第三個(gè)困難是，來(lái)自所述陣列的聲束被衰減，在被Mic接收之前它們傳播的路徑越長(zhǎng)衰減越嚴(yán)重。在給定背景噪聲電平的情況下，這將降低信噪比(SNR)。
最后，所述陣列Array不會(huì)產(chǎn)生完美的單方向聲束，即使在較低的頻率下，也會(huì)有某些散射和側(cè)瓣發(fā)射，而且在正常反射典型的聆聽(tīng)室環(huán)境中，這些寄生(非主要的波束)發(fā)射將找到多個(gè)并行的路徑返回Mic，它們也干擾對(duì)指向目標(biāo)的波束的檢測(cè)。
我們現(xiàn)在描述幾個(gè)對(duì)上述問(wèn)題的解決方法，它們可以單獨(dú)或者以組合的方式用來(lái)減輕這些問(wèn)題。在下文中，我們用″脈沖″表示一般為正弦曲線波形的聲音短的脈沖串，一般有幾個(gè)到許多個(gè)周期長(zhǎng)。
在從所述陣列Array發(fā)射一個(gè)脈沖之后，所述Mic上收到的信號(hào)一般不是所發(fā)射的信號(hào)的被簡(jiǎn)單地衰減延遲的復(fù)制品。而是因?yàn)樗l(fā)射脈沖被所述房間環(huán)境中的許多表面多路徑反射，所述Mic收到的信號(hào)將是所發(fā)射脈沖的多個(gè)延遲、衰減后并且在頻譜上發(fā)生了不同改變的復(fù)制品的重疊。一般，這些與Mic的位置相交的多路徑反射中的每一個(gè)，都由于它的可能涉及非常多次反射的特定路徑而具有獨(dú)特的延遲(從所述陣列Array的過(guò)渡時(shí)間)；由于它在前往Mic的旅程中遇到的不同的吸收器、由于所述波束散開(kāi)和由于通過(guò)所述(反射)路徑Mic偏離波束的中心軸的數(shù)量、以及由于類似的原因獨(dú)特頻譜的濾波或者整形而具有獨(dú)特的振幅。因此，收到的信號(hào)非常復(fù)雜，難以在其整體上加以解釋。
在傳統(tǒng)的聲納系統(tǒng)中，使用定向發(fā)射天線來(lái)發(fā)射脈沖，并使用定向接收天線(通常和發(fā)射所用的是同一天線)來(lái)采集能量，主要從發(fā)射波束的同一方向接收。在本發(fā)明中，接收天線可能是簡(jiǎn)單的微音器，名義上是全向的(通過(guò)與所關(guān)心的波長(zhǎng)相比使它的實(shí)際尺寸小就很容易地達(dá)到)。
可以只用一個(gè)(或者幾個(gè))專用微音器作為接收機(jī)，其微音器是所述陣列Array的一部分，盡管它(它們)最好實(shí)際上可以與所述陣列Array處于同一位置。
這里所描述的方法依賴令人驚訝的事實(shí)，即，沒(méi)有一個(gè)聲反射是全鏡面反射，總是伴有某些漫反射。因而，若把聲束射向與聲源不成直角的平坦表面，則某些聲音仍舊被反射回到聲源，不管入射角大小。但是，若所述反射面名義上是″平坦的″(這在實(shí)踐中意味著，與射向所述平面的聲音的波長(zhǎng)相比，其對(duì)平面性的偏離是小的)，那么，所述返回的信號(hào)將隨著角度偏離法向入射而迅速減小。例如，在8KHz下，因?yàn)榇藭r(shí)空氣中的波長(zhǎng)約42mm，所以在一般家庭房間中大部分的表面在名義上都是″平坦的″，于是木材、石膏、油漆表面、大部分織物和玻璃在所述頻率下占優(yōu)勢(shì)的是鏡面反射器。這樣的表面具有一般在1mm尺度的粗糙度并在高達(dá)42x8KHz-330KHz的頻率下大致表現(xiàn)為鏡面反射。
結(jié)果，直接從房間的大部分表面返回的信號(hào)只是入射聲能量的非常小的部分。但是，若這些可檢測(cè)出，則由于以下原因從反射確定房間的幾何形狀將大大地簡(jiǎn)化。對(duì)于嚴(yán)格定向的波束(例如，幾度的波束寬度)，最容易反射到所述Mic的一般是來(lái)自所述發(fā)射波束與所述房間表面的第一個(gè)觸點(diǎn)。盡管所述回波可能具有小的振幅，但是可以相當(dāng)確定地假定，它的到達(dá)所述Mic的時(shí)間是在所述發(fā)射波束的方向上到所述表面的距離的良好的指標(biāo)，盡管隨后有時(shí)還會(huì)有強(qiáng)得多的(多路徑)反射。于是第一反射的檢測(cè)便允許聲投射器忽略多路徑反射的復(fù)雜的路徑，并簡(jiǎn)單地構(gòu)建所述房間在每一個(gè)方向上延伸多遠(yuǎn)的映射，在本質(zhì)上，通過(guò)用波束對(duì)所述房間進(jìn)行光柵掃描并檢出每一角度位置上第一返回時(shí)間。
圖2示出在正面中心位置具有微音器120的聲投射器100。盡管在圖2中微音器120表示為伸出的，但是它在實(shí)踐中可以與聲投射器100的正面面板齊平，與換能器陣列在同一平面上或者甚至在所述陣列平面后面。所述聲投射器表示為使波束130向左(觀看圖2時(shí))射向墻壁160。圖中示出這樣聚焦的波束130，即，其焦點(diǎn)170在墻壁的前面，這意味著它先收斂然后發(fā)散，如圖2中所示。當(dāng)波束與墻壁互相作用，它產(chǎn)生其反射角等于入射角的鏡面反射140。于是，鏡面反射類似于鏡子上的光學(xué)反射。同時(shí)，產(chǎn)生較弱的漫反射，某些漫反射的聲音表示為150，被微音器120拾取。
圖3示出用于所述配置程序的一些部件的示意圖。脈沖發(fā)生器1000產(chǎn)生相當(dāng)高頻率的，例如8khz的脈沖(短的波串)。在所述示例中，所述脈沖具有這樣的包絡(luò)線，即，在其持續(xù)期間它的振幅平滑增加，然后平滑減小。所述脈沖被饋送到數(shù)字聲投射器作為輸入，并以定向波束130的形式由聲投射器的換能器輸出。波束130在墻壁160上經(jīng)受一次漫反射，其一部分變成漫反射150，被微音器120拾取。應(yīng)當(dāng)指出，為清晰起見(jiàn)，圖3示出其方向不同于入射波束130的部分漫反射150。在實(shí)踐中漫反射150的相關(guān)一部分是在微音器120的方向，并當(dāng)微音器位于DSP100面板上時(shí)，如圖2所示，反射150與發(fā)射波束130在同一(相反)方向上。來(lái)自微音器120的信號(hào)饋送到微音器前置放大器1010和其上的信號(hào)處理器1020。信號(hào)處理器1020還從脈沖發(fā)生器1000接收原來(lái)的脈沖。利用所述信息，所述信號(hào)處理器可以確定發(fā)射所述脈沖和在微音器120上接收第一漫反射之間消逝的時(shí)間。信號(hào)處理器1020還可以確定所收到的反射的振幅，并將其與發(fā)射脈沖比較。在波束130掃描整個(gè)墻壁160時(shí)，接收第一反射時(shí)間上的改變和振幅可以用來(lái)計(jì)算墻壁160的形狀。在圖3所示的房間數(shù)據(jù)輸出塊1030中計(jì)算所述墻壁形狀。
圖4說(shuō)明在所述微音器上收到的信號(hào)如何由若干個(gè)由于不同的路徑長(zhǎng)度而具有不同的傳輸距離的脈沖組成。圖4所示脈沖200是發(fā)射脈沖。脈沖201、202、203和204是發(fā)射脈沖200從不同的物體/表面在離所述陣列不同的距離被反射的四個(gè)單獨(dú)(可能非常多個(gè))的反射。同樣地，脈沖201至204在不同的時(shí)間到達(dá)所述微音器。由于不同的入射角和反射它們的表面的表面特性，所述脈沖還具有不同振幅。信號(hào)205是在所述微音器收到的組合信號(hào)，它包括反射201至204在所述微音器的位置上相加/相減的結(jié)果。本發(fā)明解決的問(wèn)題之一是如何解釋在所述微音器收到的信號(hào)205，以便獲得有關(guān)所述房間幾何形狀有用信息。
在所述房間內(nèi)不可避免有障礙物(諸如家具)和開(kāi)孔(例如，打開(kāi)的門和窗)，而且這些一般會(huì)分別得出強(qiáng)的回波(因?yàn)榧揖呤窍喈?dāng)″結(jié)構(gòu)性的″而且反射面具有許多方向)和弱的或者缺失的回波。在從第一回波數(shù)據(jù)確定所述房間幾何形狀時(shí)，必需準(zhǔn)備識(shí)別并非所述房間本身的一部分的″雜波″。可靠地識(shí)別表面和從房間反射中分離雜波的某些方法如下所述，距離選通在完成脈沖從所述陣列發(fā)射之后某段時(shí)間之前，斷開(kāi)接收機(jī)(關(guān)閉所述″門″)，以便避免所述檢測(cè)器由于來(lái)自所述陣列的高電平發(fā)射而飽和和過(guò)載；然后接通接收機(jī)(打開(kāi)所述″門″)一個(gè)時(shí)段(檢測(cè)時(shí)段)；然后再一次斷開(kāi)所述接收機(jī)，以便阻塞隨后的和或許強(qiáng)得多的回波；由于采用距離選通，所述接收機(jī)除了所述一個(gè)時(shí)段外都是盲的，但是它屏蔽了這段時(shí)間以外的假信號(hào)；在借助于聲音速度而與距離有關(guān)的時(shí)間內(nèi)，所述接收機(jī)對(duì)于來(lái)自從所述陣列算起的選定距離范圍內(nèi)的信號(hào)基本上是接通的，從而排除了長(zhǎng)距離傳播的多路徑反射。
波束焦點(diǎn)在所述陣列能夠在離開(kāi)所述陣列特定距離處聚焦的地方，通過(guò)調(diào)整波束焦點(diǎn)使得波束焦點(diǎn)與在所述波束中第一檢測(cè)出的反射器的距離一致，可以顯著地改善來(lái)自弱的第一反射的信噪比。這增加所述反射器上的能量密度，于是，增大了散射/漫射回波的能量振幅。反之，來(lái)自主波束外面的干擾/假回波一般都不會(huì)被這樣的波束聚焦增強(qiáng)，于是，增強(qiáng)了所述系統(tǒng)對(duì)真正第一回波的判定力。于是，不聚焦在所述表面的波束可以用來(lái)檢測(cè)一個(gè)表面(如圖2所示)，而聚焦的波束可以用來(lái)確認(rèn)所述檢測(cè)結(jié)果。
相位相干檢測(cè)若第一回波信號(hào)的信噪比非常低，則被調(diào)諧成主要只對(duì)與來(lái)自離開(kāi)所需的第一回波靶特定距離的信號(hào)同相的回波能量敏感的相位相干檢測(cè)器，將抑制相當(dāng)大部分與所述陣列發(fā)送信號(hào)不相關(guān)的背景噪聲。本質(zhì)上，若在距離Df在對(duì)應(yīng)于目標(biāo)第一反射時(shí)間Tf檢測(cè)到弱回波，則可以算出，所述發(fā)射信號(hào)若延遲一段時(shí)間(Tf)將會(huì)具有什么相位。于是，將回波信號(hào)乘以所述發(fā)射信號(hào)的類似地相移后的形式，將會(huì)從所述范圍有效地選擇真實(shí)的回波信號(hào)而抑制來(lái)自其他范圍的信號(hào)和噪聲。
線性調(diào)頻脈沖或者受到其技術(shù)能力(例如，額定功率)的限制，或者受到配置操作過(guò)程中可接受的噪聲電平的限制，在配置方式下將存在所述陣列可以工作的某種最大發(fā)射振幅。在任何情況下，對(duì)發(fā)射信號(hào)電平都會(huì)有某些實(shí)際限制，它們自然會(huì)因?yàn)樵肼暥谷醴瓷涞臋z測(cè)受到限制。傳輸脈沖中的總發(fā)射能量與所述脈沖的振幅的平方和脈沖長(zhǎng)度的乘積成正比。一旦振幅已經(jīng)最大化，增大所述能量的唯一辦法就是延長(zhǎng)所述脈沖。但是，所描述技術(shù)的距離分辨率與脈沖長(zhǎng)度成反比，因而任意延長(zhǎng)脈沖(以便提高接收的信噪比)是不可以接受的。若在從所述陣列發(fā)送脈沖的過(guò)程中不是發(fā)射恒定頻率的聲調(diào)，而是使用線性調(diào)頻脈沖信號(hào)，一般在所述脈沖過(guò)程中頻率逐漸降低，而且若在所述接收機(jī)使用匹配濾波器(例如，頻率越高延遲時(shí)間越長(zhǎng)的色散濾波器)，則所述接收機(jī)可以在時(shí)間上有效地壓縮長(zhǎng)發(fā)送脈沖，把信號(hào)能量集中在較短的脈沖中，但是不影響(不相關(guān)的)噪聲能量，于是，改善信噪比，而同時(shí)達(dá)到與所述壓縮后的脈沖長(zhǎng)度，而不是所述發(fā)送脈沖長(zhǎng)度成正比的距離分辨率。
所述聲投射器可以使用一個(gè)、一些或者上述全部信號(hào)處理策略的組合，以便可靠地從所述陣列發(fā)射波束與所述包圍房間的環(huán)境的第一次碰撞推算第一回波漫反射信號(hào)。然后可以用所述回波信號(hào)信息來(lái)推算所述房間環(huán)境的幾何形狀。現(xiàn)將描述一系列反射條件和用于分析所述數(shù)據(jù)的策略。
連續(xù)平滑平表面在所述房間環(huán)境內(nèi)用來(lái)自所述陣列的波束(Beam)探測(cè)的連續(xù)平滑表面(諸如平坦的墻壁或者天花板，在波束撞擊所述表面的地方，所述表面比所述波束尺寸大得多)將根據(jù)以下因素給出某個(gè)第一回波信號(hào)振幅(Return)所述表面的屬性(假定是平滑的)；所述表面的平面和所述波束的軸(Beam Axis)之間的最小角度(Impact Angle)；波束撞擊點(diǎn)中心(Beam Centre)離開(kāi)所述陣列(Array)中心的距離(Target Distance)；(和任何干擾雜波，諸如小的家具障礙物等，可能它從所述陣列向外的路徑，又在到所述Mic的回波路徑散射一些波束，但是還不大到足以模糊所述Mic和Array的表)。
當(dāng)所述MIC位于所述Array面板上時(shí)，脈沖從陣列的發(fā)射和所述Mic對(duì)回波的接收之間的延遲(Delay)與靶距離(Target Distance)成正比。
撞擊角度是所述陣列相對(duì)取向、所述表面和所述波束轉(zhuǎn)向角(作為方位角和高度角的組合的波束角度)的簡(jiǎn)單函數(shù)。
于是，若所述波束在整個(gè)所述表面上的任何這樣的位置平滑地轉(zhuǎn)向，則所述回波也將在振幅上平滑地變化，而所述延遲也平滑地變化。于是，在所述波束的方向上大的、平滑的連續(xù)表面的特性標(biāo)記是，所述回波和延遲隨著波束角度小的改變而平滑地變化。在任何給定的波束角度下，離所述表面的距離直接由Da＝c x Delay給定，式中c是聲音的速度，對(duì)于良好近似來(lái)說(shuō)c是已知常數(shù)(在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)方案中，在要求高精度的地方，可以利用眾所周知的方程式和來(lái)自內(nèi)部溫度計(jì)和/或大氣壓力傳感器讀數(shù)就周圍溫度或者周圍壓力對(duì)所使用的c值進(jìn)行修正)。
在推薦的實(shí)際方法中，通過(guò)將波束轉(zhuǎn)向到可能的位置來(lái)定位所述環(huán)境中大的、平滑表面，以便尋找這樣的表面(例如，所述陣列正前方、離所述陣列兩側(cè)大約45度，以及所述陣列水平軸上面和下面大約45度)。在每一個(gè)這樣的位置上，尋找回波，若發(fā)現(xiàn)有，則可以如上所述把波束聚焦在與所述延遲對(duì)應(yīng)的距離，以便改善信噪比。此后，在連續(xù)地校準(zhǔn)焦點(diǎn)距離來(lái)對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)延遲的同時(shí)，令波束平滑地橫過(guò)這樣的位置進(jìn)行掃描，并隨著變動(dòng)波束角度記錄延遲和回波。若這些變動(dòng)是平滑的，則在這些位置上極有可能存在大的平滑表面。
這樣的大的平滑表面相對(duì)于所述陣列平面的角度Ps可以估計(jì)如下。對(duì)于所述表面的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)2個(gè)相隔足夠遠(yuǎn)的位置，直接從陣列配置和回波信號(hào)測(cè)量距離D1和D2以及垂直平面內(nèi)(亦即，波束角度A1和A2具有零的水平差值的平面)的波束角度A1和A2。然后所述幾何形狀給出Ps的垂直分量角度Pvs為Pvs＝tan-1((D2SinA2-D1SinA1))/(D1CosA1-D2CosA2))若通過(guò)以同一垂直波束角度用所述波束掃描至兩個(gè)位置A3和A4，重復(fù)所述過(guò)程，給出回波距離D3和D4，則Ps的水平分量角度Phs由下式給出Phs＝tan-1((D4SinA4-D3SinA3))/(D3CosA3-D4CosA4))在實(shí)踐中，任何這樣的測(cè)量都將受噪聲影響，可以通過(guò)對(duì)每一個(gè)所在表面如上所述地適當(dāng)選擇的大量位置對(duì)取平均值來(lái)提高結(jié)果(Pvs&Phs)的可靠性。
假定上述過(guò)程檢測(cè)n個(gè)表面，對(duì)n個(gè)檢測(cè)表面中的每一個(gè)，確定表面角度Psi，i＝1至n，和距離Dsi，i＝1至n(根據(jù)從Ps測(cè)量結(jié)果收集的所有距離測(cè)量結(jié)果的平均值進(jìn)行計(jì)算)，然后很容易算出它們的間隔位置和它們的交點(diǎn)。在一個(gè)傳統(tǒng)的立方形家庭聆聽(tīng)室中，可以預(yù)期會(huì)發(fā)現(xiàn)，n＝6(或者n＝5，若所述陣列設(shè)置成對(duì)著墻壁并與之平行)，而且大部分墻壁大致上是垂直的，而地板和天花板大致是水平的，但是從所給出的描述應(yīng)該很清楚，所述方法無(wú)論如何都不依靠任何有關(guān)有多少表面、它們?cè)谑裁吹胤?，或者它們的相?duì)角度為何的假定。
平滑的非平面的連續(xù)表面在成為所述波束目標(biāo)的表面是非平面的(但是仍舊平滑的-亦即，在所述標(biāo)題下排除拐角和表面接合處)但中等彎曲的地方，上述關(guān)于平面的程序足于將其稱為平滑表面。為了將其與平表面區(qū)分，只需要檢查D(距離測(cè)量)隨著波束角度的變動(dòng)。對(duì)于正的曲面(亦即，曲率中心處在向著陣列的表面的相反一側(cè))，相對(duì)于對(duì)所述波束具有類似的平均角度的平表面預(yù)期的距離，在基準(zhǔn)位置附近的位置上，到所述表面的距離系統(tǒng)地增大。測(cè)量平表面角度(它涉及若干個(gè)距離和角度測(cè)量值及其暗含(平表面)角度的平均)的上述方法，將反而給出所述曲面的平均表面角度、所述波束所探測(cè)的區(qū)域的平均值。但是，在平均距離周圍不是具有隨機(jī)的誤差分布，而是在平均距離值周圍具有系統(tǒng)分布，差值分別隨著凸表面和凹表面角度間隔而增大或者減少，以及隨機(jī)的誤差分布。所述系統(tǒng)差值也可以計(jì)算和估計(jì)由此推算的曲率。通過(guò)既在垂直平面又在水平平面進(jìn)行距離分布的分析，可以推算出兩個(gè)正交曲率的估計(jì)值，以便確定表面曲率的特征。
兩個(gè)平滑的連續(xù)表面的接合在兩個(gè)表面以一定角度(亦即，兩個(gè)墻壁之間房間的角落處發(fā)生的，或者地板或者天花板與墻壁的接合處)結(jié)合和/或相交的地方，距離和回波隨著波束角度平滑的變化變得逐片連續(xù)。由于它們相對(duì)于波束軸的不同的角度，回波強(qiáng)度將往往顯著地不同于兩個(gè)表面，所述表面大部分與所述軸正交，給出較強(qiáng)的回波，此外全部相等。
橫過(guò)表面接合處，所述距離測(cè)量結(jié)果將大致是連續(xù)的，但是一般在接合處兩側(cè)隨波束角度具有不同的梯度。接合處兩側(cè)梯度的屬性允許在凹表面接合處(立方形房間內(nèi)大部分都是如此)和凸的表面接合處(在例如聲道或者凹室到房間連接的地方)之間進(jìn)行判定。與凸的和凹的表面一樣，到接合處兩側(cè)表面各點(diǎn)的距離將是凸的接合處較長(zhǎng)，而凹的接合處較短。
在諸如檢測(cè)出接合處標(biāo)記的地方，增加一個(gè)對(duì)所述不連續(xù)性的兩側(cè)平滑的連續(xù)表面的成功的鄰近搜索，將增加表面接合處檢測(cè)的肯定性。通過(guò)測(cè)量所述兩個(gè)接合表面的表面角度和它們的在所述接合處的距離，直接計(jì)算接合處的空間軌跡。然后這可以利用所述波束來(lái)跟蹤，并且波束緩慢跟蹤時(shí)沿著所述接合處的小的側(cè)向掃描或者給出來(lái)自接合處兩側(cè)的證實(shí)性的回波強(qiáng)度差，連同與接合處軌跡計(jì)算一致的相對(duì)平滑的距離估計(jì)，或者無(wú)法證實(shí)，在這后一種情況下，在由于信噪比低對(duì)接合處的檢測(cè)是虛假的情況下，需要對(duì)數(shù)據(jù)重新分析，或者這是一個(gè)更復(fù)雜的接合處，正如下面描述的。
圖5中圖解說(shuō)明所述方法。圖中示出聲投射器100，它向第一墻壁170和第二墻壁160之間的角落400發(fā)射波束。連接所述角落到微音器的線相對(duì)于所述系列平面的角度定義為α0。隨著波束沿著墻壁170向角落400掃描，以及此后沿著墻壁160(亦即，波束角α在水平方向緩慢增大)的掃描，第一接收反射時(shí)間和第一接收反射方向的振幅將改變。會(huì)認(rèn)識(shí)到，因?yàn)樗霾ㄊ刂谝粔Ρ?70向角落400掃描，第一反射時(shí)間增加，然后隨著波束沿著墻壁160掃描，第一反射時(shí)間減少。所述聲投射器可以把所述反射時(shí)間與從表面170、160到微音器的距離相關(guān)，而圖6表示這些距離D(α)如何隨著波束從一個(gè)墻壁橫過(guò)所述角落到另一個(gè)墻壁的掃描而改變。正如可以看到的，計(jì)算距離D(α)是連續(xù)的，但是在α0處具有不連續(xù)的梯度。
還將會(huì)明白，由于波束遇到墻壁170的角度比遇到墻壁160的角度小，所以從墻壁170的反射將比從墻壁160的反射弱得多。圖7表示反射信號(hào)強(qiáng)度Return(α)對(duì)于α的曲線圖，可以看出，這在α0處是不連續(xù)的，同時(shí)隨著所述波束停止對(duì)墻壁170的掃描并開(kāi)始對(duì)墻壁160的掃描，信號(hào)強(qiáng)度出現(xiàn)驟然的跳躍。實(shí)際上，圖6和圖7所示這樣鮮明的特征會(huì)由于所述波束的有限頻帶寬度而在某種程度上變得平滑。
可以通過(guò)聲投射器的控制器電子電路來(lái)檢測(cè)圖6和7曲線圖中不連續(xù)性和梯度改變，以便確定出現(xiàn)角落的角度α0。
用于檢出和檢查接合處的位置的所述過(guò)程，在確定反射表面是平面或者中等曲線的表面方面，同樣工作得很好。
一旦用這個(gè)方法檢測(cè)出傳統(tǒng)的立方形的聆聽(tīng)室中從所述陣列位置可見(jiàn)的兩個(gè)或者三個(gè)主要垂直角落和墻壁和天花板之間三個(gè)或者四個(gè)主要水平接合處，所述房間的幾何形狀就可以相當(dāng)準(zhǔn)確地確定。對(duì)于非立方形的房間可能需要進(jìn)一步測(cè)量。若用戶已經(jīng)輸入所述房間是立方形的，則沒(méi)有必要進(jìn)一步掃描。
三個(gè)或三個(gè)以上平滑表面之間的接合處在如上面描述的已經(jīng)檢測(cè)出接合處，但是所述接合處跟蹤過(guò)程與計(jì)算軌跡不匹配的地方，可能這是三面接合處(例如，兩個(gè)墻壁和一個(gè)天花板之間)或者其他更復(fù)雜的接合處。這些可以通過(guò)跟蹤所述波束圍繞重疊的接合處位置，尋找首先找到的附加的非共線接合處?？梢匀缟厦婷枋龅膶?duì)離復(fù)雜接合處的位置充分遠(yuǎn)的兩個(gè)表面接合處，用所述波束只探測(cè)兩個(gè)表面，把這些各個(gè)表面接合處檢測(cè)出來(lái)。一旦已經(jīng)找出的這些附加的兩表面接合處，就可以計(jì)算它們的共同相交的位置，并與復(fù)雜接合處相比，作為確證的事實(shí)檢測(cè)出來(lái)。
表面中的不連續(xù)性在反射面突然結(jié)束(例如，因?yàn)樵诖蜷_(kāi)的門或者窗)的地方，在回波強(qiáng)度和延遲或者等效地在距離估計(jì)中都將有相關(guān)的不連續(xù)性。在所述波束離開(kāi)所述表面并探測(cè)其結(jié)束處以外的地方，回波往往是不可檢測(cè)的，在所述情況下延遲也不可測(cè)。這樣的不連續(xù)性是房間表面″開(kāi)孔″的可靠標(biāo)記。但是，所述房間內(nèi)對(duì)波束中的聲能具有特別的高吸收率的物體也可以得出類似的標(biāo)記。不論用任何一種方法，房間的這樣的區(qū)域在環(huán)繞聲應(yīng)用中不適用于波束反射，于是在哪一種情況下都應(yīng)簡(jiǎn)單地作這樣的分類(亦即，作為一個(gè)″聲學(xué)開(kāi)孔″)，以備以后用于配置過(guò)程。
上述方法與簡(jiǎn)單的搜索策略范圍一起結(jié)合使用來(lái)探測(cè)所述房間，允許檢測(cè)和測(cè)量諸如聆聽(tīng)室的開(kāi)孔、角落、凹室和柱子(基本上負(fù)的凹室)的主要表面和幾何特征。一旦推算出這些邊界相對(duì)于所述陣列位置的位置，便有可能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的射線追蹤方法例如在光學(xué)上使用的，計(jì)算從所述陣列開(kāi)始的波束軌跡。
一旦已知所述房間的幾何形狀，便可以確定環(huán)繞聲聲道要用的不同的射束方向。做到這一點(diǎn)的方法可以是，由用戶指定最佳聆聽(tīng)位置(例如利用圖形顯示和光標(biāo))或者由用戶把微音器放置在聆聽(tīng)位置，并檢測(cè)出所述微音器的位置(例如利用WO 01/23104描述的方法)。然后，聲投射器可以計(jì)算保證從正確的方向抵達(dá)最佳聆聽(tīng)位置的環(huán)繞聲聲道的波束方向。然后，在所述裝置的使用過(guò)程中，將每一個(gè)換能器的輸出信號(hào)延遲適當(dāng)?shù)臄?shù)量，以便保證所述射束在選定的方向離開(kāi)所述陣列。
在本發(fā)明的一個(gè)變型中，所述陣列也或者以其整體或者以其各部分作為大的相控陣接收天線，使得在接收時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)方向選擇性。在實(shí)踐中，利用一系列高功率驅(qū)動(dòng)聲發(fā)射換能器作為低噪聲靈敏接收器(在同一設(shè)備上即使實(shí)際上不同時(shí)發(fā)生)會(huì)出現(xiàn)成本、復(fù)雜性和信噪比復(fù)雜情況，這使所述選項(xiàng)只對(duì)于非常特殊目的，在成本和復(fù)雜性是一個(gè)次要問(wèn)題的地方，才是有用的。盡管如此，可以通過(guò)以下方法做到這一點(diǎn)在所述過(guò)程的發(fā)送脈沖階段利用非常低電阻的模擬開(kāi)關(guān)把換能器連接到輸出功率放大器，并且在接收階段斷開(kāi)所述模擬開(kāi)關(guān)，而不是象先有技術(shù)中眾所周知的那樣，在接收階段利用低噪聲模擬開(kāi)關(guān)把換能器連接到靈敏的接收前置放大器，此后連接到ADC，以便產(chǎn)生數(shù)字接收信號(hào)，然后，以傳統(tǒng)的相控陣(接收)天線的方式對(duì)所述數(shù)字接收信號(hào)進(jìn)行波束處理。
現(xiàn)將描述用于配置聲投射器的另一個(gè)方法，所述方法涉及在聆聽(tīng)位置放置微音器，并在聲音脈沖從陣列上一個(gè)或多個(gè)換能器發(fā)射時(shí)，分析所述微音器的輸出。在所述方法中，分析更多的信號(hào)(而不是僅僅微音器記錄的脈沖的第一反射)，以便估計(jì)房間中的反射平面。最好使用聚類分析。
微音器(一般在聆聽(tīng)點(diǎn))用空間中的一個(gè)點(diǎn)模擬，并假定是全向的。在所述假定下，反射表面是平面的，所述系統(tǒng)可以被設(shè)想為空間中的一個(gè)微音器陣列″圖像″，每一個(gè)圖像代表從換能器陣列到微音器的不同的聲音路徑。假定聲音的速度c是已知的，亦即，在整個(gè)過(guò)程都是恒定的，于是距離和傳播時(shí)間是可交換的。
假定微音器定位在(xmic；ymic；zmic)而換能器定位在(0；yi；zi)，到微音器的路徑距離是[1]di＝(xmic^2+(ymic-yi)^2+(zmic-zi)A2)^(1/2)，它可以改寫(xiě)為(di；yi；zi)空間中的雙薄片雙曲面方程式如下[2]di^2-(ymic-yi)^2-(zmic-zi)^2＝xmic^2符號(hào)″^″表示指數(shù)。
為了測(cè)量脈沖響應(yīng)，用已知信號(hào)，例如，2^18-1位最大長(zhǎng)度序列的五次重復(fù)驅(qū)動(dòng)單一的換能器。在48kHz的采樣速率下所述序列持續(xù)5.46秒。
利用聆聽(tīng)位置上的全向微音器進(jìn)行記錄。通過(guò)利用時(shí)間翻轉(zhuǎn)原始序列對(duì)其進(jìn)行卷積來(lái)對(duì)所述記錄進(jìn)行濾波，并且通過(guò)在所述序列的每一次重復(fù)時(shí)將各卷積信號(hào)的絕對(duì)值相加來(lái)計(jì)算相關(guān)性，以便改善信噪比。
對(duì)聲投射器中陣列的幾個(gè)不同的換能器進(jìn)行上述脈沖測(cè)量。同時(shí)利用多個(gè)足夠不相關(guān)的序列可以縮短這些測(cè)量用的時(shí)間。采用這樣的序列有可能同時(shí)測(cè)量一個(gè)以上換能器的脈沖響應(yīng)。
為了測(cè)試以下算法，基本上如在WO 02/078388所描述的，以Mk 5aDSP建立聆聽(tīng)室，全向微音器放在咖啡桌上大約(4.0；0.0；0.6)處，并且通過(guò)從屏幕顯示對(duì)其進(jìn)行選擇，在48kHz下重復(fù)6次向各個(gè)換能器發(fā)送2^18-1位最大長(zhǎng)度序列(MLS)。所述陣列包括256個(gè)換能器的16x16網(wǎng)格，編號(hào)為0到255，當(dāng)你從正面看所述陣列時(shí)，從左到右，從頂部到底部。用256換能器陣列的30個(gè)換能器，在整個(gè)DSP表面形成間隔大致相等網(wǎng)格，包括在″極端″位置上的換能器，諸如中央或者邊沿。以48kHzWAV格式文件記錄微音器的響應(yīng)，以便分析。
隨后，把時(shí)間翻轉(zhuǎn)原始MLS(最大長(zhǎng)度序列)與每一個(gè)換能器的響應(yīng)進(jìn)行卷積，通過(guò)找到第一主峰(與定向路徑對(duì)應(yīng))并且移動(dòng)時(shí)間原點(diǎn)使得所述峰處在t＝0來(lái)將所述結(jié)果脈沖響應(yīng)歸一化，然后對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行比例縮放，使得最大脈沖具有高度1。所述時(shí)間位移減輕準(zhǔn)確同步所述信號(hào)的必要性。
換能器0(在所述陣列的左上角)的一段脈沖響應(yīng)示于圖8。所述曲線圖表示反射信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度與從到達(dá)時(shí)間算出的傳播路徑長(zhǎng)度的關(guān)系。在所述曲線圖中可識(shí)別的幾個(gè)峰(大于20dB)例如在0.4m、1.2m、3.0m、3.7m和4.4m的峰。
試圖使這些峰與房間中的反射器相聯(lián)系以前，圖9中圖解說(shuō)明從理想的反射房間預(yù)期的信號(hào)模型。
圖9是房間的“完美的”脈沖響應(yīng)的圖示，所述房間在所述聲投射器兩側(cè)2.5m為墻壁，在其正面8m是后墻壁，其上1.5m為天花板，在(4；0；0)點(diǎn)上聆聽(tīng)。軸t代表時(shí)間，而軸z和y是與所用的換能器有關(guān)的空間軸。因?yàn)樗鲂盘?hào)從反射面反射的，所以微音器按照路徑或者從方程式[1]或者[2]計(jì)算的延遲值測(cè)量所述表面的反射圖像。所述定向路徑和從天花板的反射分別對(duì)應(yīng)于頭兩個(gè)表面圖像311、312，而接下來(lái)的四個(gè)相互混合的到達(dá)313分別對(duì)應(yīng)于帶有和不帶有天花板的側(cè)壁反射。其他隨后到達(dá)314、315代表從后壁的反射或者多次反射。
利用圖9的模型，對(duì)圖8的一些主峰可以給似乎真實(shí)的闡明。下面表1以清單列出這些闡明。
表1
距離(m) 可能的聲源0 從換能器到微音器的定向路徑0.4 來(lái)自咖啡桌的反射1.2 來(lái)自天花板的反射3.0，3.7，4.4 來(lái)自側(cè)壁連同/不連同天花板的反射下面細(xì)述的算法涉及在沒(méi)有房間的形狀或者其內(nèi)容的先驗(yàn)知識(shí)的情況下自動(dòng)地進(jìn)行這種分析并且據(jù)此識(shí)別適當(dāng)?shù)姆瓷涿婧拖鄬?duì)于所述聲投射器的取向。
測(cè)量從散布在所述陣列不同的位置上的幾個(gè)換能器的脈沖響應(yīng)之后或者其間，搜索表示聆聽(tīng)室中反射面存在的到達(dá)的數(shù)據(jù)。
在本示例中，搜索方法利用識(shí)別數(shù)據(jù)聚類的算法。
為了改善聚類算法的性能，執(zhí)行以下操作是有用的執(zhí)行預(yù)聚類步驟，以便從數(shù)據(jù)中去除大量噪聲，并去除沒(méi)有聚類的大空間。在圖8的情況下，在以下最小電平(dB)以及最小和最大距離(米)范圍內(nèi)選定預(yù)聚類預(yù)聚類1(-15，0，2)；預(yù)聚類2(-18，2.8，4.5)和預(yù)聚類3(-23，9，11)。
一旦把數(shù)據(jù)大致地分為噪聲聚類和若干個(gè)潛在地包含來(lái)自反射的脈沖的聚類，就把例如在James C.Bezdek，″用模糊目標(biāo)函數(shù)算法的模式識(shí)別″，Plenum Press，New York 1981，一書(shū)中描述的模糊c變型(FCV)算法的修改版本應(yīng)用于這些數(shù)據(jù)，以便找出具有強(qiáng)相關(guān)性的平面。所述FCV算法的′模糊度′來(lái)自模糊集合的概念第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)在某種程度上是第k個(gè)模糊聚類的成員，稱為隸屬度并表示為U(ik)。矩陣U作為隸屬度矩陣是已知的。
FCV算法依靠聚類″原型″的概念、對(duì)每一個(gè)聚類的位置和形狀的描述。進(jìn)行方法是利用隸屬度矩陣作為每一點(diǎn)在所述聚類中的重要性的衡量尺度，以迭代方法為所述聚類設(shè)計(jì)原型，然后根據(jù)每一點(diǎn)離開(kāi)所述聚類原型的距離的某些衡量尺度，重新給隸屬度賦值。
通過(guò)包括一個(gè)離開(kāi)每一點(diǎn)的距離是恒定的″噪聲″聚類來(lái)把所述算法修改成在抗噪聲方面更加強(qiáng)健。那些不被另外賦于″真″聚類的點(diǎn)被分類為噪聲，因而不影響最后的聚類。所述修改后的算法稱作″強(qiáng)健的FCV″或者RFCV。
當(dāng)運(yùn)行所述算法時(shí)，一般都收斂為一個(gè)局部最佳值，在它不對(duì)應(yīng)于代表反射的聚類這個(gè)意義上，所述最佳值還不夠優(yōu)化。修正這個(gè)問(wèn)題的方法是，等待收斂速率下降到低得足以使其他重大改變變得不大可能(一般每次疊代改變10^-3)并檢查所述聚類的有效性。若它看來(lái)像是無(wú)效的，則下一個(gè)步驟涉及跳轉(zhuǎn)到所述搜索空間以外隨機(jī)選擇的點(diǎn)。
原始FCV算法依靠在運(yùn)行所述算法以前固定聚類的數(shù)目。修改后的算法的強(qiáng)健性的幸運(yùn)的付作用是若選定的聚類太少，則一般會(huì)成功地找到所請(qǐng)求的許多聚類。因此，利用所述算法一個(gè)好方法是，搜索單個(gè)聚類，然后搜索第二聚類并繼續(xù)增加聚類的數(shù)目，在每一步驟保持隸屬度矩陣直至無(wú)法找出更多的聚類為止。
在所述算法中另一個(gè)要選擇的參數(shù)是模糊度m，它是一個(gè)范圍在1和無(wú)窮大之間的數(shù)。一般用m＝2的值作為硬聚類(m-＞1)和過(guò)模糊(m-＞無(wú)窮大)之間的平衡，在本示例中已經(jīng)成功應(yīng)用。
聚類c的數(shù)目最初未知，但是當(dāng)運(yùn)行RFCV算法時(shí)，必須指定。發(fā)現(xiàn)正確的c值的辦法是從c＝1開(kāi)始，對(duì)于每一個(gè)c成功地嘗試所述算法，直至合理的cmax。在其非強(qiáng)健形式中并使用無(wú)噪聲數(shù)據(jù)，當(dāng)存在c個(gè)聚類時(shí)，所述算法將成功挑揀出c個(gè)聚類。若存在比c個(gè)更多或者較少的聚類，則所述算法找到的這些聚類中的至少一個(gè)將無(wú)法通過(guò)有效性測(cè)試，這給出一個(gè)清楚的征兆說(shuō)明c的值是正確的。
當(dāng)存在比c個(gè)更多的聚類時(shí)，強(qiáng)健版本完成較好它找到c個(gè)聚類并把任何其他聚類分類為噪聲。這個(gè)性能上的改善是以較少征兆表明c的值是真正正確的為代價(jià)取得的。這個(gè)問(wèn)題可以用增量方法解決，諸如如下
1.以c＝1和在不指定所述算法的初始隸屬度矩陣U0的情況下運(yùn)行所述算法，使得初始的原型是隨機(jī)產(chǎn)生的。
2.重復(fù)以下步驟直至所述算法返回比c少的原型2.1增大c并把U0設(shè)置為前一步驟的最后隸屬度矩陣，把所述隸屬度值包括到″噪聲″聚類中。
2.2重新運(yùn)行所述算法。
這個(gè)方法有若干優(yōu)點(diǎn)。首先，所述算法從不會(huì)以少于c-1聚類運(yùn)行，于是等待外來(lái)的要?jiǎng)h除的原型減到最少。其次，每一次運(yùn)行的起點(diǎn)都優(yōu)于隨機(jī)選擇的一個(gè)，因?yàn)橐呀?jīng)求出c-1個(gè)聚類，而求出數(shù)據(jù)屬于剩余原型。
圖10表示利用c＝1(圖10A)和c＝2...5(分別圖10B，...10E)對(duì)圖2的第二預(yù)聚類應(yīng)用增量RFCV算法的結(jié)果。在c＝3(圖10C)情況下，所述方法收斂在失真上。在聚類的數(shù)目進(jìn)一步增強(qiáng)到c＝4和c＝5(圖10D，E)時(shí)，這個(gè)聚類消失并在所述數(shù)據(jù)中識(shí)別出四個(gè)正確的反射器。再?zèng)]有識(shí)別出其他聚類。通過(guò)畫(huà)在所述數(shù)據(jù)空間的平面413來(lái)表示這些聚類，隨后用代表所述微音器對(duì)發(fā)射序列的脈沖響應(yīng)的黑點(diǎn)400來(lái)表示所述數(shù)據(jù)空間。
因?yàn)樵谧詣?dòng)化配置程序中微音器的位置可能是未知的，所以按照上面的步驟識(shí)別出的任何聚類可以用來(lái)利用標(biāo)準(zhǔn)代數(shù)方法方程式[2]求解微音器位置xmic，ymic和zmic。
利用已知的微音器位置以及換能器陣列圖像的距離和取向，了解有關(guān)所述房間配置的足夠的信息，以便把波束以各種各樣的角度射向聽(tīng)眾。完成這一點(diǎn)的方法是翻轉(zhuǎn)所述聲學(xué)信號(hào)的路徑并把聲束射向每一個(gè)微音器圖像。
但是，需要推導(dǎo)出所述波束到達(dá)聽(tīng)眾的方向。
進(jìn)行這種推導(dǎo)的辦法是，決定波束從哪些墻壁反射到達(dá)所述微音器。若這個(gè)判決自動(dòng)地進(jìn)行，則對(duì)于大部分情況都被假定所述墻壁全部是平坦的并在其整個(gè)表面上反射。這隱含地意味著，與來(lái)自表面A和表面B第一次反射信號(hào)相比，表面A和B的第二次反射較遲到達(dá)所述微音器，這允許采用以下算法1.通過(guò)將墻壁的空清單初始化開(kāi)始所述算法。
2.按照離開(kāi)DSP的距離的順序，記錄每一個(gè)微音器圖像，并搜索所述清單墻壁的全部組合，來(lái)看看墻壁的反射的任何分量是否會(huì)在正確的位置上產(chǎn)生微音器微音器圖像。
3.若這樣的組合不存在，則所述微音器圖像是通過(guò)尚未發(fā)現(xiàn)的墻壁的第一次反射形成的。這個(gè)墻壁是從所述微音器圖像到真實(shí)微音器線段的垂直二等分線。給所述清單增加新的墻壁。
更強(qiáng)健的方法包括使用多個(gè)微音器或者在所述測(cè)量過(guò)程中定位在兩個(gè)或兩個(gè)以上不同位置上的一個(gè)微音器，并直接確定感覺(jué)的波束方向。
利用具有排成四面體的4個(gè)微音器的配置，并在一個(gè)一個(gè)地確定每一個(gè)微音器的圖像位置之后，可以把它們分成原始四面體圖像，這會(huì)充分地指定感覺(jué)的波束方向。若所述墻壁是平面的，則把真實(shí)的四面體映射成其圖像的變換將是等距的(isometry)，而它的反面等效地從聽(tīng)眾的觀點(diǎn)把所述聲投射器映射到它的感覺(jué)位置。
利用少于四個(gè)微音器會(huì)導(dǎo)致到達(dá)方向不確定性的增大。然而，在某些情況下有可能使用合理的約束，例如，諸如墻壁為垂直的等來(lái)減少這個(gè)不確定性。
掃描微音器圖像的問(wèn)題是二維搜索問(wèn)題。可以利用波束投影器產(chǎn)生不同的波束模式的能力來(lái)把這個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)化為兩個(gè)相繼出現(xiàn)的一維搜索問(wèn)題。例如，把所述波束形狀變?yōu)楦叨男螤畈⑦M(jìn)行水平掃描，然后使用標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)聚焦波束進(jìn)行垂直掃描是可行的。
利用法向點(diǎn)聚焦波束，把脈沖波前設(shè)計(jì)成中心在焦點(diǎn)上的球形。若用在垂直方向伸展的橢圓體代替所述球體，則所述波束將變成聚焦在垂直方向并形成高而窄的形狀。
作為另一方案，有可能利用聚焦在兩個(gè)點(diǎn)上在空間上一個(gè)高于另一個(gè)并離開(kāi)所述聲投射器同一距離的兩個(gè)射束形成高而窄的波束。這是由于側(cè)瓣之間相位突然改變，而與這些側(cè)瓣相比主波束尺寸大。
在圖11中概述了上述方法的一般步驟。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明特別可應(yīng)用于室內(nèi)，亦即在房間內(nèi)使用的環(huán)繞聲系統(tǒng)。但是，本發(fā)明同樣可以應(yīng)用于允許射束適當(dāng)反射的有界的位置。因此，術(shù)語(yǔ)″房間″應(yīng)作廣義解釋，以便包括演播室、戲院、庫(kù)房、露天大型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、圓形劇場(chǎng)和允許本發(fā)明運(yùn)作的任何位置(內(nèi)部或者外部)。
權(quán)利要求
1.一種用于揚(yáng)聲器系統(tǒng)的配置方法，所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)能夠產(chǎn)生至少一個(gè)音頻聲音的定向波束，所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)處在房間內(nèi)，所述房間包括聆聽(tīng)位置，所述方法包括以下步驟-從所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)向所述房間發(fā)射信號(hào)；-記錄所述信號(hào)和/或它們?cè)谒龇块g內(nèi)一個(gè)或多個(gè)位置上的反射之中的至少一個(gè)；-評(píng)估所述記錄的信號(hào)，以便確定用于將來(lái)聲束的第一組定向參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括-利用所述定向參數(shù)把所述聲束定向于所需方向。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括電聲換能器陣列。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中從所述陣列中單一的電聲換能器發(fā)射每一個(gè)信號(hào)。
5.如權(quán)利要求2、3或者4所述的方法，其中從所述陣列中多個(gè)電聲換能器發(fā)射每一個(gè)信號(hào)，以便在所需方向上發(fā)射所述信號(hào)。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中從不同的電聲換能器同時(shí)發(fā)射不同的信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述不同的電聲換能器定位在所述換能器陣列的邊沿位置和/或中心。
8.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述記錄步驟包括以下步驟在所述房間內(nèi)定位至少一個(gè)微音器并利用所述至少一個(gè)微音器記錄信號(hào)和/或所述信號(hào)的反射中的至少一個(gè)反射。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中多個(gè)微音器排列成已知的幾何形狀，最好排列成四面體形狀。
10.如權(quán)利要求8或者9所述的方法，其中所述微音器物理地定位在所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)內(nèi)/定位在所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)上。
11.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述評(píng)估步驟包括以下步驟確定聆聽(tīng)位置相對(duì)于所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)的位置。
12.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述評(píng)估步驟包括以下步驟識(shí)別到達(dá)所述聆聽(tīng)位置的多個(gè)聲路徑。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述評(píng)估步驟還包括把不同的聲道分配給不同的路徑。
14.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述評(píng)估步驟包括識(shí)別所述記錄的信號(hào)中的反射聚類的步驟。
15.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中還包括利用預(yù)先知道的與所述房間的幾何形狀有關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)拒絕考慮一些波束方向。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述預(yù)先知道的數(shù)據(jù)由操作人員提供，所述方法包括提示輸入所述數(shù)據(jù)的步驟。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述預(yù)先知道的數(shù)據(jù)由配置方法的先前應(yīng)用提供。
18.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述評(píng)估步驟包括記錄發(fā)射所述信號(hào)和接收所述房間內(nèi)一個(gè)位置上第一反射之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間。
19.如從屬于權(quán)利要求3的權(quán)利要求10所述的方法，其中所述微音器定位在所述電聲換能器陣列的平面上或其附近，最好定位在所述陣列的中心。
20.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述評(píng)估步驟包括通過(guò)聲束掃描所述房間來(lái)確定表面離開(kāi)所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)的距離。
21.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中在所述評(píng)估步驟中僅僅評(píng)估接收的信號(hào)的第一個(gè)預(yù)定部分。
22.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中利用所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)來(lái)聚焦從所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)發(fā)射的信號(hào)，使得所述焦點(diǎn)處在估計(jì)的反射面附近。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中反饋回路用來(lái)提供波束移動(dòng)時(shí)所述波束焦點(diǎn)跟蹤所述估計(jì)的反射面位置。
24.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述記錄的信號(hào)中的至少一個(gè)乘以所述發(fā)射信號(hào)的與所述至少一個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的相移形式，以便辯別由離開(kāi)所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)預(yù)定距離的表面反射的信號(hào)。
25.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中由所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)發(fā)射的所述信號(hào)中的至少一個(gè)包括線性調(diào)頻脈沖信號(hào)，所述線性調(diào)頻脈沖信號(hào)在其持續(xù)時(shí)間期間最好降低頻率。
26.按照如權(quán)利要求25所述的方法，其中在所述接收機(jī)中使用匹配濾波器，用于對(duì)反射的線性調(diào)頻脈沖信號(hào)解碼，以便改善信噪比，而同時(shí)維護(hù)適當(dāng)?shù)木嚯x分辨率。
27.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述評(píng)估步驟包括通過(guò)分析多個(gè)接收信號(hào)的接收時(shí)間來(lái)確定反射面相對(duì)于所述聲投射器的角度，其中所述多個(gè)接收信號(hào)中的每一個(gè)代表相應(yīng)的發(fā)送信號(hào)的第一反射。
28.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述評(píng)估步驟包括通過(guò)分析多個(gè)接收信號(hào)的相對(duì)振幅來(lái)確定反射面相對(duì)于所述聲投射器的角度，其中所述多個(gè)接收信號(hào)中的每一個(gè)代表相應(yīng)的發(fā)送信號(hào)的第一反射。
29.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述評(píng)估步驟包括分析接收的第一反射信號(hào)振幅的改變以及分析第一反射的時(shí)間的改變，以便確定所述反射面是不是連續(xù)的、平面形的或曲面形的。
30.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中從所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)發(fā)射的信號(hào)的方向設(shè)置成跟蹤檢測(cè)出的所述房間內(nèi)各反射面之間的不連續(xù)性。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中使所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)發(fā)射的信號(hào)的方向轉(zhuǎn)向估計(jì)的不連續(xù)性的一側(cè)，以便確認(rèn)所述反射面中所述不連續(xù)性的存在。
32.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中當(dāng)從所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)之后沒(méi)有記錄到信號(hào)時(shí)，估算房間表面特定方向上存在″開(kāi)孔″，并且此后確定所述音頻聲音信號(hào)未射向所述″開(kāi)孔″。
33.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)是為環(huán)繞聲聲道的重放而設(shè)計(jì)的環(huán)繞聲系統(tǒng)。
34.如權(quán)利要求6所述的方法，其中以空間上被約束到一定的方向范圍的聲束的形式發(fā)射所述信號(hào)，所述空間上被約束的聲束被側(cè)向約束，以便形成狹窄的垂直波束。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述空間上被約束的聲束被側(cè)向約束并且被縱向約束，以形成窄點(diǎn)或者橢圓形波束。
36.一種具有配置功能的環(huán)繞聲系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于向用戶提示輸入房間幾何形狀和/或最佳聆聽(tīng)點(diǎn)位置方面的數(shù)據(jù)的裝置；用于記錄所述用戶輸入的數(shù)據(jù)的裝置；和用于按照所述用戶的響應(yīng)確定環(huán)繞聲聲道發(fā)射方向的裝置。
37.一種具有至少半自動(dòng)的配置功能的環(huán)繞聲系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于發(fā)射配置聲信號(hào)的定向射束的裝置；用于記錄所述信號(hào)和/或所述信號(hào)在聆聽(tīng)室內(nèi)一個(gè)或多個(gè)位置上的至少一個(gè)反射的裝置；和用于評(píng)估所述記錄信號(hào)以便獲得對(duì)配置所述環(huán)繞聲系統(tǒng)有用的數(shù)據(jù)。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中用于評(píng)估信號(hào)的所述裝置包括信號(hào)處理器，所述信號(hào)處理器輸出發(fā)送信號(hào)的第一反射的時(shí)間和/或所述反射信號(hào)的相對(duì)于所述相應(yīng)的發(fā)送信號(hào)的振幅。
39.如權(quán)利要求37或者38所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)配置成首先確定它所處的房間的主要反射面的位置，并且此后確定所述環(huán)繞聲聲道將發(fā)射的方向。
40.如權(quán)利要求37至39中任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括用于輸出定向聲束的電聲輸出換能器陣列。
41.如權(quán)利要求37至46中任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其中用于記錄反射的所述裝置包括至少一個(gè)微音器。
42.如從屬于權(quán)利要求46的權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)微音器定位在所述環(huán)繞聲系統(tǒng)中，接近所述輸出換能器陣列。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于配置聲投射器使得它適合于包括環(huán)繞聲的各種各樣功能的方法。所述方法允許半自動(dòng)地或者自動(dòng)地完成配置，其方法是聲投射器發(fā)射測(cè)試信號(hào)，并由一個(gè)或多個(gè)微音器接收這些信號(hào)，以便檢測(cè)房間內(nèi)主要反射面的位置和角度。在推薦的實(shí)施例中，利用運(yùn)動(dòng)的定向聲束掃描房間，并在微音器處檢測(cè)聲束的第一次反射，以便對(duì)聲束的全部或者大部分可能的角度確定反射面離開(kāi)聲投射器的距離。
文檔編號(hào)H04R3/12GK1762179SQ200480007027
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者A·霍利, P·T·特羅頓, D·C·W·理查茲, D·C·圖爾納 申請(qǐng)人:1...有限公司