提出的技術一般涉及用于為相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的方法和系統(tǒng)，對應的計算機程序和用于計算機程序的載體，和用于確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的裝置，對應的音頻預補償控制器，和包括音響系統(tǒng)與在到音響系統(tǒng)的輸入路徑中的改善的音頻預補償控制器的音頻系統(tǒng)，以及數(shù)字音頻信號。

背景技術：

包括放大器、電纜、揚聲器和房間聲學的多聲道聲音再現(xiàn)系統(tǒng)將總是影響再現(xiàn)的聲音的頻譜、瞬態(tài)和空間屬性（典型地以不想要的方式）。盡管諸如放大器和揚聲器之類的組件的技術質量一般可以被假設為現(xiàn)在是高的，然而由于多個原因，聲音再現(xiàn)經受聲音質量劣化。將在下面討論它們中的一些。

首先，放置裝備所在的房間的聲學混響對系統(tǒng)的感知音頻質量具有相當大且經常有害的影響?；祉懙挠绊懡洺１徊煌孛枋觯@取決于考慮哪個頻率區(qū)域。在低頻處，經常在共振、駐波或所謂的房間模式方面描述混響，共振、駐波或所謂的房間模式通過在頻譜的低端中在不同頻率處引入強峰和深零陷（deepnull）來影響再現(xiàn)的聲音。在較高頻率處，混響一般被認為是在來自揚聲器本身的直接聲音之后的某個時間到達收聽者的耳朵的反射。在高頻處的混響一般不可以被假設成對聲音質量有有害的影響。然而，混響確實對時間和空間聲音再現(xiàn)有影響。

其次，諸如立體聲或5.1環(huán)繞（例如，家庭影院系統(tǒng)）之類的建立的基于揚聲器的多聲道聲音再現(xiàn)標準一般假設音響系統(tǒng)的對稱設置。假設在記錄中以某種方式編碼的多聲道信號經由以定義的角度和與收聽者成距離放置的揚聲器再現(xiàn)。例如通常在專業(yè)錄音室中找到這樣的對稱設置。然而在現(xiàn)實中，在考慮諸如消費者家庭的典型收聽環(huán)境時，這樣的對稱設置是不現(xiàn)實的。在這些環(huán)境中，諸如家具之類的其它因素確定揚聲器和收聽者的位置，而不是關于標準中的建議放置它們。這導致?lián)p害的聲音再現(xiàn)和因此有害的聲音質量。

再次，這些多聲道標準一般假設一個收聽者，其位于某個位置，該位置經常被稱為甜點（sweetspot）。這個甜點典型地相當小，并且對應于空間中的有限區(qū)域。然而，僅僅在甜點中提供高保真聲音再現(xiàn)，該高保真聲音再現(xiàn)是具有關于記錄的高度精確性和真實性的聲音再現(xiàn)。在該有限的區(qū)域外部，聲音再現(xiàn)嚴重惡化。這還產生了針對位于給定的甜點外部的一個或多個收聽者的受損的聲音質量。

最后，通過多個揚聲器的聲音再現(xiàn)總是具有身份的概念性問題。通過在非真實記錄環(huán)境中的多個揚聲器的記錄的聲音的精確再現(xiàn)一定被視為不可能的任務。這對于多聲道聲音再現(xiàn)的空間方面是特別有效的，多聲道聲音再現(xiàn)將總是對應于記錄的聲場的近似而不是它的真實（高保真）再現(xiàn)。因此，聲音質量還取決于關于呈現(xiàn)的多聲道方法的人類期望和經驗。盡管在許多情況下聲音再現(xiàn)可能不準確，但是其對于收聽者仍然可能是似乎真實的，并且因而被感知為正確的空間聲音再現(xiàn)。因此，相對于給定的收聽情況，一般可以改善聲音再現(xiàn)的保真度。

技術實現(xiàn)要素：

一個目的是提供一種為相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的改善的方法。

另一個目的是提供一種被配置成為相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的系統(tǒng)。

還有一個目的是提供一種計算機程序，用于當由處理器執(zhí)行時確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)。

又一個目的是提供一種包括計算機程序的載體。

再一個目的是提供一種用于確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的裝置。

還有一個目的是提供一種改善的音頻預補償控制器。

又再一個目的是提供一種音頻系統(tǒng)，包括音響系統(tǒng)和在到音響系統(tǒng)的輸入路徑中的改善的音頻預補償控制器。

進一步的目的是使得能夠由改善的音頻預補償控制器生成數(shù)字音頻信號。

這些和其它目的由提出的技術的實施例來滿足。

根據(jù)第一方面，提供一種用于為相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的方法，相關聯(lián)的音響系統(tǒng)包括n≥2個揚聲器。該方法包括以下步驟：

·在音響系統(tǒng)的收聽環(huán)境中的z≥2個空間上分離的收聽區(qū)中分布的多個，即m個控制點中的每一個處為至少一對揚聲器中的每一個估計模型傳遞函數(shù)；

·至少基于控制點的區(qū)附屬，為m個控制點中的每一個確定依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)；以及

·至少基于m個控制點的模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)，確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)。

以這種方式，可以獲得用于相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的音頻預補償控制器，該音頻預補償控制器使得能夠同時在兩個或更多個收聽區(qū)中改善和/或定制聲音再現(xiàn)。

作為示例，通過使用依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)，可以取決于收聽環(huán)境在不同區(qū)中進行相似的聲音再現(xiàn)，或者至少部分地個性化或定制聲音再現(xiàn)。

根據(jù)第二方面，提供一種被配置成為相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的系統(tǒng)。該音響系統(tǒng)包括n≥2個揚聲器。該系統(tǒng)被配置成：基于收聽環(huán)境的聲學屬性的模型，在音響系統(tǒng)的收聽環(huán)境中的z≥2個空間上分離的收聽區(qū)中分布的多個，即m個控制點中的每一個處為至少一對揚聲器中的每一個估計模型傳遞函數(shù)。該系統(tǒng)還被配置成：至少基于控制點的區(qū)附屬和聲學屬性的模型，為m個控制點中的每一個確定依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)。該系統(tǒng)被進一步配置成：至少基于m個控制點的模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)，確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)。

根據(jù)第三方面，提供一種用于當由處理器執(zhí)行時為相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的計算機程序，相關聯(lián)的音響系統(tǒng)包括n≥2個揚聲器。該計算機程序包括指令，該指令在由處理器執(zhí)行時使得處理器：

-在音響系統(tǒng)的收聽環(huán)境中的z≥2個空間上分離的收聽區(qū)中分布的多個，即m個控制點中的每一個處為至少一對揚聲器中的每一個估計模型傳遞函數(shù)；

-至少基于控制點的區(qū)附屬，為m個控制點中的每一個確定依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)；以及

-至少基于m個控制點的模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)，確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)。

根據(jù)第四方面，提供一種包括第三方面的計算機程序的載體。

根據(jù)第五方面，提供一種用于為相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的裝置，相關聯(lián)的音響系統(tǒng)包括n≥2個揚聲器。該裝置包括估計模塊，用于在音響系統(tǒng)的收聽環(huán)境中的z≥2個空間上分離的收聽區(qū)中分布的多個，即m個控制點中的每一個處為至少一對揚聲器中的每一個估計模型傳遞函數(shù)。該裝置還包括定義模塊，用于至少基于控制點的區(qū)附屬而為m個控制點中的每一個定義依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)。該裝置進一步包括確定模塊，用于至少基于m個控制點的模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)而確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)。

根據(jù)第六方面，提供一種通過使用第一方面的方法確定的音頻預補償控制器。

根據(jù)第七方面，提供一種音頻系統(tǒng)，包括音響系統(tǒng)和在到音響系統(tǒng)的輸入路徑中的音頻預補償控制器。

根據(jù)第八方面，提供一種由音頻預補償控制器生成的數(shù)字音頻信號，該音頻預補償控制器通過使用第一方面的方法來確定。

當閱讀具體實施方式時，將認識到其它優(yōu)點。

附圖說明

通過參考結合附圖理解的以下描述，可最佳地理解實施例連同其進一步的目的和優(yōu)點，在附圖中：

圖1是圖示包括音響系統(tǒng)和在到音響系統(tǒng)的輸入路徑中的音頻預補償控制器的音頻系統(tǒng)的示例的示意圖。

圖2是包括兩個揚聲器和三個收聽區(qū)的音響系統(tǒng)的示意說明，其中灰色座表示傳統(tǒng)的甜點，而黑色座表示必須為其均衡聲音再現(xiàn)的不對稱收聽區(qū)。

圖3描繪沒有任何反射的模擬和對稱音響系統(tǒng)（灰色線）的量值響應（頂部圖）和揚聲器間差分相位（idp）（底部圖），連同用于如在先前工作（黑色線）中建議的這樣的系統(tǒng)的最優(yōu)idp。

圖4描繪在一個控制點（黑色線）中的測量的房間傳遞函數(shù)與基于傳播延遲（灰色線）的對應的梳狀濾波器中的idp和量值總和響應。

圖5圖示用于如由先前工作提出的互補全通濾波器（黑色實線和虛線）連同對應的未補償idp（灰色實線和虛線）的示例。

圖6是圖示根據(jù)示范性實施例的用于確定音頻預補償控制器的方法的示意流程圖。

圖7是具有兩個揚聲器和兩個控制點的對稱汽車音響系統(tǒng)設置的示意說明，每個收聽區(qū)中一個。

圖8比較期望對于如圖7中所示的對稱設置是對稱的測量的脈沖響應。

圖9圖示用于在收聽區(qū)之間不同的目標傳遞函數(shù)的相位響應的兩個區(qū)示例。

圖10通過示例示意性地圖示：每個目標傳遞函數(shù)附屬于收聽區(qū)（控制點周圍的灰色框），并且目標傳遞函數(shù)的相位響應在區(qū)域之間的它們的相位特性不同。

圖11描述根據(jù)示范性實施例的以框圖形式的個人音頻控制器設計。

圖12描繪在說明性示例中應用的頻率加權。

圖13圖示設計示例。示出用于不同的預補償方法和未補償?shù)南到y(tǒng)的在兩個前座中的每一個中的48個控制點中估計的四聲道汽車音響系統(tǒng)的左右兩個揚聲器之間的平均互相關。

圖14是圖示根據(jù)示范性實施例的用于確定音頻預補償控制器的系統(tǒng)的示例的示意框圖。

圖15是圖示用于為相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的裝置的示例的示意框圖。

圖16是適合于該發(fā)明的實現(xiàn)方式的基于計算機的系統(tǒng)的示例的示意框圖。

圖17示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的合并預補償控制器或濾波器系統(tǒng)的聲音生成或再現(xiàn)系統(tǒng)。

具體實施方式

在整個附圖中，相同的參考標記用于相似或對應的元件。

為了更好地理解提出的技術，始于參照圖1的體現(xiàn)的音響系統(tǒng)和預補償控制器的示例的簡要概述可能是有用的。

圖1是圖示包括音響系統(tǒng)和在到音響系統(tǒng)的輸入路徑中的音頻預補償控制器的音頻系統(tǒng)的示例的示意圖。音頻預補償控制器具有l(wèi)≥1個輸入信號。音響系統(tǒng)包括n≥2個揚聲器和z≥2個收聽區(qū)，該揚聲器和收聽區(qū)由總共m≥2個控制點覆蓋。

由圖1中所示的音響系統(tǒng)表示的諸如立體聲或5.1環(huán)繞聲（surround）之類的標準化的多聲道音頻系統(tǒng)被默認地設計用于單獨一個收聽者和一個區(qū)域。僅僅在被稱為甜點的單個收聽區(qū)域或區(qū)中有由收聽者感知的聲音，如由記錄生產者所意圖的，例如參見[34，ch.8]。在下面我們將可互換地使用術語收聽區(qū)域、收聽位置、收聽區(qū)和甜點，以描述人類收聽者將針對其獲得優(yōu)化的聲音體驗的區(qū)域。

對于單個收聽者，甜點可以被放置在不同的位置處（例如通過對揚聲器聲道使用適當?shù)难舆t和增益調節(jié)）。傳統(tǒng)上，甜點位于與在某個距離和高度處的揚聲器等距的位置，例如參見圖2中的灰色座，其中甜點位于揚聲器之間的距離b的一半處，并且其中從甜點的中心到兩個揚聲器的距離b1相等。我們將在這里超越單個甜點情況，并且為多聲道音頻系統(tǒng)調查多個收聽位置或區(qū)的設計。這些收聽區(qū)位于傳統(tǒng)甜點外部，并且不由標準多聲道聲音再現(xiàn)考慮，參見圖2中的說明性示例（黑色座）。我們將這樣的設計稱為個人多聲道聲音再現(xiàn)。詞語個人應當被理解用于每個收聽者的單獨聲音體驗，即每個收聽者獲得他/她自己的甜點。

在多聲道音頻系統(tǒng)中，虛擬聲源由多個揚聲器同時輻射聲音而創(chuàng)建。在傳統(tǒng)的立體聲設置中，兩個揚聲器被等距地放置在收聽者的前面，與收聽者的左右典型地成30°的角度，參見用于示意說明的圖2。一般地，虛擬聲源的位置由兩個聲道的強度和到達時間的差確定。當兩個揚聲器同時在收聽者耳朵處再現(xiàn)具有相等強度和相位的信號時，得到的聲源位于收聽者的前面。當坐在甜點中時，該位置對應于兩個揚聲器之間的中間的點，并且被稱為幻像中心。通過兩個聲道的強度和相位的變化，虛擬聲源的位置可以在兩個揚聲器之間移動[5][13，ch.3][14，ch.15.4]。相同的推理可以應用于其它多聲道聲音再現(xiàn)標準，諸如5.1或7.1環(huán)繞聲。

在甜點外部，在收聽者耳朵處的強度和到達時間差與甜點中的那些不同，導致不同地感知的虛擬源。在甜點外部的收聽位置，優(yōu)先效應導致聲音圖像朝著最近的揚聲器移位[5]。然而，生產多聲道音頻制作，記住一個收聽者正坐在甜點中。因此，多聲道聲音的空間再現(xiàn)在除了甜點外的其它收聽位置中嚴重惡化，并且在幾個收聽位置中的空間保真度一般不可通過使用標準多聲道音頻系統(tǒng)來獲得。

多個甜點的創(chuàng)建

在下面我們將討論使用標準多聲道音頻系統(tǒng)作為用于創(chuàng)建多個甜點的手段的挑戰(zhàn)，多個甜點在空間上分離并且受制于空間保真度。文獻中已經報道了解決該挑戰(zhàn)的許多嘗試，并且接下來我們將討論它們中的許多個。

在汽車音頻系統(tǒng)中，儀表板中心揚聲器頻繁地用于創(chuàng)建空間保真度，尤其是在兩個前座中，例如參見[11][17][23]。然而，將揚聲器放置在儀表板的中心是相當昂貴的，并且由于空間約束，它有時也是不可行的。如今，所有標準汽車音響系統(tǒng)中的大多數(shù)是沒有中心揚聲器的四聲道系統(tǒng)。

諸如揚聲器放置或控制反射和揚聲器輻射之類的被動解決方案在文獻中被提出，例如參見[11][16][33]。然而，這些解決方案被限制在語音和許多儀器的基音所在的重要頻率范圍之上的較高頻率，但是它們可以用作改善多個區(qū)中的空間保真度的互補手段。

雙耳系統(tǒng)構成另一個提出的解決方案。在[4]中，聽覺傳輸立體聲作為在收聽者的耳朵處生成希望的聲場的手段被討論。聽覺傳輸立體聲是基于串擾消除精確地控制收聽者耳朵處的聲場的信號處理技術。討論具有揚聲器、輸入和收聽者（耳朵）的不同組合的幾個場景。據(jù)爭論：一般地，具有聽覺傳輸立體聲的虛擬源的再現(xiàn)可能優(yōu)于標準立體聲。為大多數(shù)場景導出示例性解決方案。然而，沒有討論具有兩個揚聲器、兩個輸入和兩個收聽者（四個耳朵）的情況。根據(jù)[4]，系統(tǒng)在這種情況下是超定的，并且不存在精確的解決方案。此外，包括設計中的房間校正受制于巨大的復雜化，并且除了其它之外由于非因果濾波器和不穩(wěn)定的頭相關的傳遞函數(shù)，信號處理技術中的一些帶來潛在的問題。

此外，聲場合成技術是創(chuàng)建多個甜點的選項。在[25]中，呈現(xiàn)對多個偏離中心的收聽者的高保真度立體聲響復制系統(tǒng)方法。在[15][28]中描述波場合成（wfs）、基于向量的幅度平移和高保真度立體聲響復制的使用。然而，一般地，高保真度立體聲響復制解決方案需要圍繞收聽者以圓形或球形布局定位的幾個揚聲器。wfs方法還需要涉及的揚聲器之間的小間隔，并且因而需要大量的揚聲器。因此，到目前為止，這些方法已經有限的用于許多應用。

在[7]中提出了一種相關的方法，其中為多個收聽區(qū)域提出聲場控制?；鞠敕ㄊ鞘沟迷诶缙囓噹牟煌恢弥械氖章犝吒兄c如果收聽者已經坐在普通收聽房間中的情況相似的聲場。在[7]中呈現(xiàn)的方法因而是創(chuàng)建虛擬聲源的主題。例如，如果將在汽車車廂中呈現(xiàn)立體聲或環(huán)繞聲源材料，則在[7]中呈現(xiàn)的提出的方法是變換聲場，使得汽車車廂中的所有收聽者將感知相同的聲音體驗，好像他們正坐在具有立體聲或環(huán)繞聲設置的普通客廳中。雖然該聲場變換對于提出的問題是極好的，但是它不考慮其中所有收聽者將同時經歷所有收聽區(qū)中的個人立體聲或環(huán)繞聲的情況。當例如在普通汽車車廂中收聽未補償?shù)牧Ⅲw聲或環(huán)繞聲時是這種情況，聲場變換仍然受制于優(yōu)先效應。換句話說，即使在[7]中提出的聲場變換給出客廳體驗，它也不解決創(chuàng)建幾個甜點的問題。本發(fā)明中提出的新穎方法解決這個問題。在[20]中建議相關的解決方案。

另一個方法是控制由在兩個收聽位置中的兩個揚聲器通過控制作為頻率的函數(shù)的延遲、瞄準兩個分離的區(qū)中的理論上最佳的揚聲器間差分相位（idp）來生成的聲場，例如參見[12][24][27][29][30]或與調節(jié)相位響應相關的其它方法[10][19]?；谟蓛蓚€揚聲器到每個區(qū)的中心之間的距離給出的相對傳播延遲差，可以確定在每個區(qū)中得到的idp。兩個區(qū)中的未補償?shù)膇dp在0hz處為零，并且對于增加的頻率在±180°之間變化。因此，第一區(qū)中的idp與第二區(qū)中的idp相反。對于示例，參見圖3的底部圖中的灰色線。在量值總和響應中，在其中idp為±180°的頻率處遇到寬的下降，參見圖3的頂部圖中的灰色線。這樣的量值響應被稱為梳狀濾波器效應，并且對于針對高達約5khz的頻率的感知的聲音質量是有害的，例如參見[13，ch.17][34，ch.9]。

全通濾波器可以用于補償每個區(qū)中的idp，使得補償?shù)膇dp對于所有頻率主要是同相的，即，補償?shù)南到y(tǒng)在兩個區(qū)中具有±90°的最大相對相位差，參見圖3中的黑色線。補償?shù)牧恐淀憫械玫降南陆狄虼耸钦?，并且不可聽的[12][24][27][29][30]。使用這樣的全通濾波器方法在沒有反射的收聽環(huán)境中工作良好。然而，這樣的收聽環(huán)境僅僅存在于理論中或在具有對稱設置的自由空間傳播中。可以期望在一些良好設計的收聽環(huán)境中給出合理的結果。此外，這樣的全通濾波器方法限于兩個對稱的偏離中心的收聽位置，不包括量值響應的校正，并且不處理由收聽環(huán)境和非對稱收聽區(qū)的聲學屬性引起的相位差。換句話說，僅僅考慮由于揚聲器與每個區(qū)的中心之間的對稱距離的相位差。然而，例如在汽車中，遇到強的早期反射，并且因此這些方法的性能一般顯著地降低。相對傳播延遲差不足夠好地描述典型收聽環(huán)境的聲學屬性。這將在以下部分中更詳細地討論。

個人多聲道聲音再現(xiàn)

根據(jù)第一方面，提供一種用于為包括n≥2個揚聲器的相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的方法。參照圖6，該方法包括以下步驟：

s1：在音響系統(tǒng)的收聽環(huán)境中的z≥2個空間上分離的收聽區(qū)中分布的多個，即m個控制點中的每一個處，為至少一對揚聲器中的每一個評估模型傳遞函數(shù)。

例如，模型傳遞函數(shù)在這里可以是表示從揚聲器到測量點或所謂的控制點的聲音傳播的、以傳遞函數(shù)形式表示的任何模型。收聽區(qū)包括m個控制點的子集，并且可以位于收聽環(huán)境中的任何地方。

s2：至少基于控制點的區(qū)附屬，為m個控制點中的每一個確定依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)。

作為示例，目標傳遞函數(shù)是在m個控制點的每一個中的接收的聲音的希望的行為的描述?？梢詾閷儆诨蚋綄儆诓煌瑓^(qū)的不同控制點不同地設置目標。

s3：至少基于m個控制點的模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)，確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)。

例如，確定預補償控制器的特性的預補償控制器的濾波器系數(shù)可以是例如有限脈沖響應（fir）或無限脈沖響應（iir）濾波器的任何濾波器結構的可調節(jié)參數(shù)。

以這種方式，可以獲得用于相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的音頻預補償控制器，該音頻預補償控制器使得能夠同時在兩個或更多個收聽區(qū)中改善和/或定制聲音再現(xiàn)。

作為示例，通過使用依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)，可以取決于收聽環(huán)境使得聲音再現(xiàn)在不同區(qū)中相似，或者被至少部分地個性化或定制。

通常，收聽區(qū)對應于不同的人類收聽位置。

作為示例，目標可以是在幾個空間上分離的收聽區(qū)中創(chuàng)建相似的聲場，其中區(qū)中的至少一個位于傳統(tǒng)的所謂的甜點外部。例如，可能希望在所有區(qū)中同時獲得空間和時間保真度，而不管其位置如何。這既不可以通過諸如例如立體聲或5.1環(huán)繞聲之類的標準多聲道音響系統(tǒng)來實現(xiàn)，也不可以通過文獻中提出的任何方法來獲得以用于真實的收聽環(huán)境和合理量的揚聲器。在標準多聲道系統(tǒng)中，僅僅在單個良好定義的收聽位置中提供具有高保真度的正確聲音再現(xiàn)；甜點。

設置在區(qū)之間不同的依賴區(qū)的目標的概念例如可用于提供以下特征中的一個或多個：

?同時在幾個區(qū)中改善的空間多聲道聲音再現(xiàn)。

?同時在每個區(qū)中改善的音調平衡，在每個區(qū)中具有相似或可能不同的音調。

?在聲學上對于不同收聽環(huán)境和區(qū)域足夠的濾波器系數(shù)。

?考慮聲學環(huán)境的由模型傳遞函數(shù)描述的濾波器系數(shù)。

作為非限制性示例，濾波器系數(shù)可基于優(yōu)化準則函數(shù)來確定，其中準則函數(shù)至少包括與模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)相關的目標誤差，并且可選地還包括至少一對揚聲器的補償?shù)哪Ｐ蛡鬟f函數(shù)的表示之間的差。

例如，模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)可表示在考慮的控制點處的脈沖響應。

應當理解：提出的技術可應用于多于兩個收聽區(qū)，即z≥3。

相似地，提出的技術可應用于多于兩個揚聲器，即n≥3。在該場景中，提出的技術例如可以成對的方式應用于揚聲器，或者通過簡單地考慮一對揚聲器并使用一個或多個剩余的揚聲器作為一個或多個可選的支持揚聲器。

如果可選的支撐揚聲器將與當前方法一起使用，則該方法包括以下可選步驟：

?對于l個輸入信號中的每一個，將n個揚聲器中選擇的一個指定為主揚聲器，并將包括n個揚聲器中的至少一個的選擇的子集s指定為一個或多個支持揚聲器，其中主揚聲器不是子集的部分；

?基于選擇的主揚聲器和一個或多個選擇的支持揚聲器，為l個輸入信號中的每一個確定音頻預補償控制器的濾波器參數(shù)，使得在音頻預補償控制器的動力學的穩(wěn)定性的約束下優(yōu)化準則函數(shù)，其中準則函數(shù)包括在m個控制點之上的補償?shù)墓烙嫷拿}沖響應與目標脈沖響應之間的差的乘方（power）的加權求和。

此外，應當理解：l≥1個輸入信號可通過上混頻或下混頻源信號以匹配希望的聲音記錄標準來創(chuàng)建。作為示例，單個單聲源信號可被上混頻到例如立體聲（l=2）或環(huán)繞聲5.1（l=6）。相似地，7.1環(huán)繞聲聲源信號可以下混頻到立體聲（l=2）或5.1（l=6）環(huán)繞聲。此外，對于本領域技術人員顯而易見的是：單個單聲源信號可以用作輸入信號（l=1），隨后被補償并饋送到至少一對揚聲器。

在特定示例中，對于關于揚聲器和收聽區(qū)的位置的對稱和非對稱設置兩者，模型傳遞函數(shù)是聲學不對稱的。作為示例，圖7中示出具有兩個揚聲器和兩個控制點（每個收聽區(qū)中一個）的對稱汽車音響系統(tǒng)設置。盡管揚聲器到控制點之間的傳播延遲是完美對稱的，但是這樣的對稱設置將不導致對稱的聲學測量。例如，在圖8中描繪如圖7中所示的設置的測量的脈沖響應。圖8的頂部圖示出來自相鄰區(qū)中的左（黑色）和右（灰色）揚聲器的脈沖響應，底部圖示出遠程區(qū)中的揚聲器的脈沖響應。如果設置是完全對稱的，則對應的脈沖響應將是相等的。通過檢查，本領域技術人員可以看到，僅僅傳播延遲（由對應的脈沖響應中的第一脈沖表示）在揚聲器之間是對稱的，而脈沖響應以其它方式不是相同的（對稱的），如在完美對稱的聲學環(huán)境中將是這種情況。對于不對稱設置，脈沖響應也不可避免地不對稱。因此，盡管設置的對稱性（揚聲器和收聽區(qū)），但是現(xiàn)實（測量的）脈沖響應一般是不對稱的。

可選地，基于控制點中的至少一對所述揚聲器之間的相位差來確定每個控制點中的目標傳遞函數(shù)。相位差例如由控制點中的模型傳遞函數(shù)定義，并且依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)的相位特性在附屬于不同收聽區(qū)的控制點之間典型地不同。

在一個示例中，在多個，即m個控制點中的每一個處估計模型傳遞函數(shù)的步驟可基于在控制點中的每一個處估計脈沖響應、基于音響系統(tǒng)的聲音測量。

在另一個示例中，在多個，即m個控制點中的每一個處估計模型傳遞函數(shù)的步驟可基于在控制點中的每一個處的脈沖響應的模擬，其中該模擬包括一階反射和/或更高階反射。

在特定示例中，在音頻預補償控制器的動力學的穩(wěn)定性的約束下，可基于優(yōu)化準則函數(shù)來確定濾波器系數(shù)。例如，準則函數(shù)可至少包括在所述m個控制點之上的補償?shù)哪Ｐ兔}沖響應與目標脈沖響應之間的差的乘方的加權求和，以及可選地在至少一對揚聲器的補償?shù)哪Ｐ蛡鬟f函數(shù)的表示之間的差的乘方的加權求和。

如果這樣的可選的相似性要求將與當前方法一起使用，則該方法包括以下可選步驟：

?為l個輸入信號中的每一個，指定n個揚聲器中選擇的一個作為主揚聲器；

?如果可行的話，為l個輸入信號中的每一個指定揚聲器對，其中揚聲器對需要對應于用于虛擬聲源的創(chuàng)建的輸入信號。

?基于選擇的主揚聲器和選擇的揚聲器對，為l個輸入信號中的每一個確定音頻預補償控制器的濾波器參數(shù)，使得在所述音頻預補償控制器的動力學的穩(wěn)定性的約束下優(yōu)化準則函數(shù)，其中準則函數(shù)包括在m個控制點或m個控制點的子集之上的補償?shù)墓烙嫷拿}沖響應與目標脈沖響應之間的差的乘方的加權求和，以及在至少一對揚聲器的補償?shù)哪Ｐ蛡鬟f函數(shù)的表示之間的差的乘方的加權求和。

可選地，該方法可進一步包括將為z個收聽區(qū)確定的濾波器系數(shù)歸并到用于音頻預補償控制器的歸并的一組濾波器參數(shù)中的步驟。

在下面，將基于模型框架的同等非限制性示例、參照濾波器設計的非限制性示例描述提出的技術。

以下非限制性示例中的目的是在多個收聽區(qū)中同時創(chuàng)建真實的個人多聲道音頻體驗。不同的區(qū)在空間上分離，并且它們中的至少一個位于默認甜點外部。在該示例中，我們基于具有三個基本特征的mimo前饋控制來建議使用一般濾波器設計框架：（1）成對聲道相似性均衡；（2）可能使用支持揚聲器；（3）基于為每個控制點單獨選擇的目標傳遞函數(shù)，模型傳遞函數(shù)到各個區(qū)的均衡。這些目標傳遞函數(shù)的相位響應的特性在區(qū)之間不同。目標傳遞函數(shù)的量值響應不受約束。

先前的工作

如果人們僅僅考慮由于從兩個揚聲器到兩個區(qū)的中心的距離的相位差，則人們已經知道當前問題描述的答案。如上所討論的，某些全通濾波器提供均衡系統(tǒng)的裝置，使得補償?shù)膇dp在用于定義的頻率范圍的兩個區(qū)中主要是同相的。這樣的全通濾波器的設計是相當簡單的?；谙到y(tǒng)完全由揚聲器到每個區(qū)的中心之間的距離描述的假設，系統(tǒng)的行為可以由梳狀濾波器描述。這樣的梳狀濾波器在等間隔的頻率處具有下降（其中idp最大，即±180°），以及在等間隔的頻率處的峰值（其中idp完全同相，即0°），參見圖3。這些頻率容易計算[34]。令以秒為單位測量的d是兩個揚聲器之間的相對傳播延遲差。則第一下降的頻率fd1或其中idp是±180°的第一頻率由fd1=1/2d給出。剩余的下降將發(fā)生在第一下降的奇數(shù)倍處，使得fdn=n/2d，其中n=2n+1，n∈n⁺。峰值的頻率fpn或者其中idp同相的頻率由fpn=n/d計算，n∈n⁺。

基于該假設，希望的全通濾波器可以容易地設計[12][24][27][29][30]?；鞠敕ㄊ窃陬l率處應用180°相移，其中區(qū)中的揚聲器間差分相位（idp）主要異相，即|idp|>90°。圖7中圖示具有兩個揚聲器s1和s2以及兩個控制點r1和r2的音響系統(tǒng)，在兩個區(qū)中的每一個中一個揚聲器和控制點?；趥鞑パ舆t差，圖3的底部圖描繪分別由灰色實線和虛線圖示的控制點r1和r2中的idp。180°相移或者可以由一個全通濾波器應用，或者優(yōu)選地分布在兩個互補的全通濾波器之間[30]。這樣的互補全通濾波器的示例由圖5中的黑色實線和虛線圖示。理論上，這樣的全通濾波器產生希望的補償?shù)膇dp，其對于兩個控制點中的所有頻率主要是同相的。理論上，在圖3中示出（分別為黑色實線和虛線）在控制點r1和r2中的該最佳補償?shù)膇dp。

全通濾波器方法的限制

當在典型收聽環(huán)境中考慮測量的rtf時，控制點中的兩個揚聲器之間的idp不遵循這樣的系統(tǒng)模式，這是容易確定的。我們將通過示例來澄清這一點。圖4描繪在一個控制點（黑色線）中測量的rtf和基于傳播延遲（灰色線）的對應的梳狀濾波器的idp和量值總和響應。在汽車的左前座中進行測量，控制點中的兩個揚聲器的相對傳播延遲差為1.7ms。比較圖4中的圖表，顯然的是：idp和量值總和響應兩者實際上未由梳狀濾波器良好地描述，梳狀濾波器基于控制點中的揚聲器之間的相對傳播延遲差。盡管基于梳狀濾波器設計全通濾波器是相當簡單的，但是圖4的檢查強烈地建議：在考慮現(xiàn)實聲學環(huán)境下，其可以被假設不可能用該設計策略來確定相位響應。測量的idp不可以由對應于梳狀濾波器描述的瑣碎公式來描述。當考慮真實聲學環(huán)境時，這圖示對新穎的濾波器設計方法的需求。

全通濾波器方法的另一個限制在于它們的設計。如由圖5的底部圖中的黑色線所描繪的瞬時相移實際不可以實現(xiàn)。全通濾波器的階確定可以多好地達到理想補償?shù)膇dp。實際上有用的濾波器不可以完美地達到希望的idp，因為如果它可以達到，脈沖響應中的振鈴將是清晰可聽的[2][30]。必須平滑全通濾波器（例如通過選擇低階iir全通濾波器[30]）。然而，這樣的平滑的全通濾波器將不產生具有適當精度的希望的idp。

在以下非限制性示例中，我們將介紹提出的新穎的方法，并且突出其優(yōu)于先前工作的優(yōu)點。

聲學建模

從揚聲器輸入到麥克風的聲學信號路徑將作為示例被建模為由其房間傳遞函數(shù)（rtf）完全描述的線性時不變系統(tǒng)（lti）。從在m個控制點處的測量來估計n個揚聲器中的每一個的房間聲學脈沖響應，m個控制點分布在意圖的z個收聽區(qū)的空間區(qū)域之上，使得每個收聽區(qū)由mz個控制點覆蓋。為了簡單起見，我們假設在這個示例中：每個區(qū)中的控制點mz的數(shù)量相等，使得控制點的總數(shù)m由所有mz個控制點的總和給出。推薦控制點的數(shù)量m等于或大于揚聲器的數(shù)量n。然后可以通過從揚聲器一次一個揚聲器地發(fā)出測試信號并記錄在所有m個測量位置處的得到的聲學響應信號來估計動態(tài)聲學響應。諸如白色或有色噪聲或掃頻正弦波之類的測試信號可以用于該目的。從一個揚聲器到m個輸出的線性動態(tài)響應的模型然后可以以例如具有一個輸入和m個輸出的fir或iir濾波器的形式來估計。諸如最小二乘法或基于傅里葉變換的技術之類的各種系統(tǒng)識別技術可以用于該目的。為所有的揚聲器重復測量過程，最終導致由動態(tài)模型的m×n矩陣表示的模型傳遞函數(shù)。多輸入多輸出（mimo）模型可以替代地由狀態(tài)空間描述來表示。用于表示聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的雖然非常一般但是數(shù)學上方便的mimo模型的示例是通過具有對角分母的右矩陣分數(shù)描述（mfd）[18]，

等式（1）：

這是將在下面利用的mfd的類型。如果允許矩陣a^-1n(q^-1)是全多項式矩陣，可以獲得甚至更一般的模型，并且在原則上沒有禁止使用這樣的結構。然而，我們將堅持下面的結構（1），因為它允許最佳控制器的更透明的數(shù)學推導。注意：如在（1）中定義的模型傳遞函數(shù)hn可包括描述模型誤差和不確定性的參數(shù)化，如由以下示例給出。

考慮導致從空間稀疏測量數(shù)據(jù)獲得的模型的可行量的m個控制點，我們將采用在[6][26][32]中呈現(xiàn)的隨機不確定性模型。因此，線性系統(tǒng)模型被分解為兩部分的總和，一個確定性標稱部分和一個隨機不確定性部分，其中不確定性部分由隨機變量部分參數(shù)化。標稱部分在這里將表示已知關于空間僅僅緩慢變化（并且其因此由空間稀疏的rtf測量良好地捕獲）的模型傳遞函數(shù)的那些分量，而不確定部分表示未由這樣的測量完全捕獲的分量。典型地，這些空間復雜的分量由以高頻的晚房間反射和混響組成。相應地，（1）中的hn(q^-1)被分解為等式（2.1）：

其中h0n(q^-1)是標稱模型，并且δhn(q^-1)構成不確定性模型。為h0n(q^-1)和δhn(q^-1)寫出矩陣分數(shù)，等式（2.1）的分解可以被表達為等式（2.2）：

。

音頻預補償控制器設計

考慮多聲道音頻音響系統(tǒng)，包括圍繞房間中的z個有界三維收聽區(qū)ωz∈r³的n個揚聲器，n≥2并且1≤nn≤n。這里，nn，n∈{1,2}，表示用于創(chuàng)建虛擬源的考慮的揚聲器對中的揚聲器中的每一個的揚聲器的總數(shù)。作為示例，考慮位于兩個前座中的具有兩個收聽區(qū)的4聲道汽車揚聲器系統(tǒng)。因此，揚聲器的總數(shù)（被稱為1、2、3和4）因此為n=4。收聽區(qū)的總數(shù)則為z=2。假設前左（fl）和右前（fr）揚聲器再現(xiàn)立體聲錄音。進一步假設使用所有的n=4個揚聲器，以便改善fl和fr揚聲器的聲音再現(xiàn)，這產生：與fl和fr相關聯(lián)的揚聲器的總數(shù)為nn=n1=n2=4，因為揚聲器的總數(shù)對應于n1和n2的并集：n=n1∪n2。在m個控制點或測量位置中測量系統(tǒng)的聲學輸出，其中mz個控制點均勻分布在每個收聽區(qū)ωz內。令以上音響系統(tǒng)的nn個輸入信號由尺寸nn*1的信號向量u1n(k)=[…]^t表示，并且令m個輸出信號由尺寸m*1的信號向量yn(k)=[…]^t表示。然后和之間的關系由等式（3）給出：

其中由等式（1）和等式（2.1）給出的hn(q^-1)是尺寸m×nn的有理矩陣，具有是標量穩(wěn)定有理函數(shù)hijn(q^-1)的元素；i=1，...，m；j=1，...，nn。

目標傳遞函數(shù)的示例性定義

尺寸m×1的目標傳遞函數(shù)dn例如可被參數(shù)化為等式（4）：

。

在以上中，假設多項式元素中的至少一個具有非零前導系數(shù)；包括等式（4）中的二次相等（secondequality）以強調dn包含d0個樣本的初始建模延遲。在這個示例中，我們將為目標使用fir模型，并且因此我們具有e=1。此外，每個控制點具有包含全通濾波器的單獨的目標傳遞函數(shù)。全通濾波器的相位特性在附屬于不同區(qū)的控制點之間顯著不同。目標d然后可以被表達為等式（5）：

其中的大小為mz×1，并且包含用于收聽區(qū)ωz中mz個控制點的目標。圖9中圖示用于在用于z=2個收聽區(qū)和m=2個控制點的相位響應中的差的示例，mz=m1=m2=1，圖9描繪控制點r1（黑色虛線）和r2（黑色實線）中的目標傳遞函數(shù)的相對相位響應，連同控制點r1（灰色線）中的未補償idp。圖10通過示例示意性地圖示每個目標傳遞函數(shù)附屬于收聽區(qū)（圍繞控制點的灰色框），并且目標傳遞函數(shù)的相位響應在區(qū)之間的其相位特性上不同。

可選相似性矩陣的示例性定義

提出的方法可以可選地包括相似性要求。如果希望可選地最小化選擇的揚聲器對的揚聲器之間的差，則可以包括作為設計的一部分的相似性矩陣p。當p被設置為僅僅包含零的矩陣時，則將不考慮相似性。我們將示出如何通過示例包括相似性要求。相似性矩陣p被定義如下：

等式（6）：

p=[diag(d)|-diag(d)]，

其中d由等式（5）給出，并且其中用于列向量d的diag(d)表示具有沿著對角線的元素d的適當維度的對角矩陣，即diag(d1，...，dm）表示對角上具有d1，...，dm的對角矩陣。多項式矩陣p還包含標量相似性加權因子ρ，其允許基于給定的音響系統(tǒng)和收聽環(huán)境來調節(jié)希望的相似性的程度。提出的相似性矩陣的設計一般與[3]中建議的設計顯著不同，在[3]中建議單位矩陣和置換（相似性矩陣在[3]中被稱為置換矩陣）。根據(jù)等式（6）的設計考慮在[3]中不可預見的不同區(qū)之間的目標傳遞函數(shù)的差異。通過調用等式（5）和（6），我們然后針對等式（11）的右手邊上最后項獲得以下公式（將被最小化的準則函數(shù)）

這意味著：當每個控制點中最小化由y1和y2表示的一對揚聲器的補償?shù)哪Ｐ蛡鬟f函數(shù)的表示之間的差時，每個補償?shù)哪Ｐ蛡鬟f函數(shù)與每個控制點中的目標傳遞函數(shù)相乘。因而在考慮每個控制點中的期望目標傳遞函數(shù)之下最小化所述差。

揚聲器對和支持揚聲器的選擇的示例

對于建議的方法，必須在n個揚聲器之中選擇至少一個揚聲器對。選擇的對應當對應于l個輸入信號中的兩個，其中兩個選擇的輸入用于虛擬聲源的創(chuàng)建，或者可選地，該對中的每個揚聲器應當對應于相同的單（單個信號）輸入。例如，如果將再現(xiàn)立體聲錄音，則左前和右前揚聲器定義揚聲器對。在另一個示例中，如果將再現(xiàn)5.1環(huán)繞聲錄音（家庭影院），則左前和右前揚聲器應當被主要選擇為揚聲器對。然后可以根據(jù)提出的方法，通過選擇進一步的揚聲器對或者通過與任何希望的其它均衡器組合來均衡剩余的揚聲器。

必須仔細選擇可選的支持揚聲器。例如，如果立體聲系統(tǒng)的左前主揚聲器完全由右前揚聲器支持，則兩個揚聲器將再現(xiàn)左和右聲道兩者。這不可避免地導致單效果，因為兩個揚聲器將再現(xiàn)對應于左和右聲道的總和的非常相似的信號。該單效果可以通過應用以下兩個可選設計策略之一來避免：（a）僅僅允許與主揚聲器的輸入聲道相關聯(lián)的支持揚聲器。（b）聲源的位置典型地不可由人類聽覺在小房間中以低頻來定位，尤其是用于偏離中心的收聽位置[35]。因此，可以應用具有約180hz的截止頻率的低通濾波器來支持不與主輸入聲道相關聯(lián)的揚聲器（被稱為約束的支持揚聲器）。然后可使用在任意位置處的支持揚聲器而不引起單效果，因為左和右聲道的總和然后僅僅由用于低頻的揚聲器再現(xiàn)，這將不影響定位。

優(yōu)化準則的定義的示例

考慮等式（1）-（6）中引入的由至少一個揚聲器對組成的mimo系統(tǒng)。令n∈{1，2}描述該對的兩個揚聲器，并且回想揚聲器的總數(shù)n由n=n1∪n2給出，其中n1和n2是用于需要相似的該對揚聲器中每一個的揚聲器的數(shù)量。注意：該對中的每個揚聲器具有nn-1個可選支持揚聲器，并且讓我們引入信號，參見圖11，

等式（7）：

這里，w(k)是具有零均值和協(xié)方差e{w²(k)}=ψ的固定白噪聲。尺寸分別m×m和nn×nn的濾波器vn(q-1)和wn(q-1)分別構成用于誤差和控制信號的加權矩陣。此外，尺寸都是m×nn的hn(q-1)和h0n(q-1)由等式（1）-（3）給出。尺寸nn×1的控制信號u1n(k)和u2n(k)由等式（8）給出：

這里，rtot(q^-1，q)是（可選地非因果的）前饋補償器，而、fn*(q^-1)和rn(q^-1)由等式（9）給出：

這里，d0與等式（4）中相同，并且表示補償?shù)南到y(tǒng)的主要批延遲（或平滑滯后），而djn，j=1，...，nn，是可以用于補償不同揚聲器之中的距離的個體偏差的延遲。根據(jù)[8][9]，等式（9）中的fn*(q^-1)在這里由過剩相位零構建，過剩相位零是用于每個ωz中的所有測量位置的nn個揚聲器中的每一個的rtf之中常見的。即，參見等式（1），bn的第j列的元素b1jn，…，bmjn被假設共享公共的過量的相位因子fj(q^-1)。

由于fn*(q^-1)是固定的并且是已知的，所以它可以被認為是增強系統(tǒng)的因子

等式（10）：

其中hn(q^-1)由等式（1）-（3）給出。

目標現(xiàn)在是設計控制器rn(q^-1)，以便獲得各自的聲道的目標，同時進行盡可能相似的標稱補償?shù)穆暤理憫?，參見圖11。換句話說，目的是最小化準則

等式（11）：

這里和分別表示關于δbn中的不確定參數(shù)（參見（3））的期望以及驅動噪聲w(k)。尺寸m×m的矩陣pn構成相似性矩陣，其可以用于定義如何最小化關于涉及的揚聲器對的等式（11）的右手邊上的第三項。此外，pn構成加權矩陣以調整在頻率和空間兩者中考慮相似性的控制點。

最佳控制器設計的示例

例如基于其它范數(shù)構成平方2-范數(shù)或其它形式的準則的準則等式（11）可以幾種方式、關于預補償器r的可調節(jié)參數(shù)來優(yōu)化。還可能在對預補償器施加結構約束，諸如例如需要其元素是某些固定階的fir濾波器，并且然后在這些約束下執(zhí)行可調節(jié)參數(shù)的優(yōu)化。這樣的優(yōu)化可以用自適應技術或者通過使用fir維納濾波器設計方法來執(zhí)行。然而，由于所有結構約束導致受約束的解空間，與沒有這樣的約束的問題公式相比，可獲得的性能將較差。因此，除了預補償器的因果性和補償?shù)南到y(tǒng)的穩(wěn)定性之外，應當優(yōu)選地執(zhí)行優(yōu)化而沒有對預補償器的結構約束。用如上所述的優(yōu)化問題，問題變成用于多變量前饋補償器r的線性二次高斯（lqg）設計問題。

線性二次理論為線性系統(tǒng)和二次準則提供最佳線性控制器或預補償器，例如參見[1][21][22][31]。如果涉及的信號被假設為高斯型，則通過優(yōu)化準則等式（11）獲得的lqg預補償器不僅在所有線性控制器之中而且在所有非線性控制器之中可以被示為最優(yōu)，例如參見[1]。因此，在r的因果性和補償?shù)南到y(tǒng)hr的穩(wěn)定性的約束下，優(yōu)化關于r的可調節(jié)參數(shù)的準則等式（11）是非常一般的。假設h和d穩(wěn)定，因而補償?shù)南到y(tǒng)或誤差傳遞運算符d-hr的穩(wěn)定性等于控制器r的穩(wěn)定性。

我們現(xiàn)在將為由等式（1）-（10）和準則等式（11）定義的問題呈現(xiàn)lqg最優(yōu)預補償器。解決方案使用多項式矩陣來在傳遞運算符或傳遞函數(shù)形式中給出。用于推導這樣的解決方案的技術例如已經在[31]中呈現(xiàn)。替代地，可以通過狀態(tài)空間技術和riccati等式的解來導出該解決方案，例如參見[1][22]。

用于優(yōu)化預補償器的多項式矩陣設計等式

給定以上系統(tǒng)，用固定且已知的延遲多項式矩陣，全通有理矩陣fn*(q)，并且假設信號w(k)是零均值單位方差白噪聲序列，沒有預失真?zhèn)斡暗脑谝蚬院头€(wěn)定性的約束下最小化的準則等式（11）的最佳線性二次高斯（lqg）預補償器r(q^-1)如等式（12）那樣被獲得：

其中尺寸(n1+n2)×(n1+n2)的β是由等式（13）給出的唯一的（達到單位常數(shù)矩陣）穩(wěn)定光譜因子：

其中，尺寸2m×(n1+n2)的如在等式（10）中那樣。等式（13）中的通過調用等式（10）和（2.2）來給出：

注意：標量加權因子ρ被包括在p中，使得ρ²縮放等式（13）中關于目標要求的相似性項。尺寸(n1+n2)×1的多項式矩陣q連同多項式矩陣l□二者構成diophantine等式的唯一解。

等式（14）：

具有通用度

等式（15）：

。

用于光譜平滑的后處理的示例

當音響系統(tǒng)正在再現(xiàn)音樂時，最優(yōu)選的是：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的量值譜是平滑的和良好平衡的，至少在收聽區(qū)之上是平均的。如果補償?shù)南到y(tǒng)在所有位置完美地達到希望的目標d和相似性，則補償?shù)南到y(tǒng)的平均量值響應將如所希望的。然而，由于不可以期望設計的控制器r在所有頻率處完全達到目標響應d和相似性（例如由于不可以完全補償?shù)姆浅碗s的房間混響），在補償?shù)南到y(tǒng)中將總是有一些剩余的近似誤差。這些近似誤差在不同頻率處可具有不同的量值，并且它們可影響再現(xiàn)的聲音的質量。量值響應缺陷一般是不希望的，并且控制器矩陣應當優(yōu)選地被調節(jié)，使得在所有收聽區(qū)中平均地達到總目標量值響應。

因此，在準則最小化之后優(yōu)選地添加最終設計步驟，目的是調節(jié)控制器響應，使得平均起來，目標量值響應在測量位置之上平均地被良好地近似。為此，可以基于設計模型或基于新的測量而在各種收聽位置中評估整個系統(tǒng)（即，包括控制器r的系統(tǒng)）的量值響應。然后可以設計最小相位濾波器，使得平均（在均方根（rms）的意義上）在所有收聽區(qū)中達到目標量值響應。作為示例，可采用基于空間響應變化的可變分數(shù)倍頻程平滑，以便不在任何特定頻率區(qū)中過度補償。結果是調節(jié)r的所有元素達相等的量的一個標量均衡器濾波器。

說明性示例

我們現(xiàn)在將基于在四聲道汽車音響系統(tǒng)的兩個前座中獲得的實際測量呈現(xiàn)評估的結果，該四聲道汽車音響系統(tǒng)由位于門中的四個寬帶揚聲器組成。使用的汽車是福特mondeo轎車，其中所有的揚聲器是交付的標準音響系統(tǒng)的一部分。安裝了汽車售后市場放大器，以便有權訪問聲道并繞過頭部單元。該音響系統(tǒng)對應于典型的標準汽車音響系統(tǒng)。

在該濾波器設計中，矩陣v包含適當維度的單位矩陣。因此，我們將不使用目標誤差的任何頻率加權。矩陣w包含頻率加權，該頻率加權懲罰控制動作，使得不在其操作范圍外部驅動涉及的揚聲器。此外，該加權矩陣還控制支持揚聲器的工作頻率范圍（例如通過將它們的影響限制到較低頻率）。我們在這里利用所有可用的揚聲器作為支持揚聲器，具有以下限制：僅僅使用與除了選擇的對的考慮的揚聲器外的其它輸入信號相關聯(lián)的支持揚聲器高至180hz，參見圖12中的細虛線。

相似性矩陣p還包含頻率加權，優(yōu)選地用于將相似性努力集中到較低頻率。該加權由具有4khz的截止頻率的擱置濾波器組成，參見圖12。這由假設相移高達大約5khz可聽到的事實來激發(fā)。標量相似性加權因子被設置為ρ²=0.3。

為了在混響條件下估定比較的方法的空間性能，我們將使用互相關測量，互相關測量在窄頻帶中評估在創(chuàng)建虛擬源的揚聲器對中的揚聲器之間的互相關?？梢钥紤]兩個基本規(guī)則來解釋描繪區(qū)中全部控制點之上的平均互相關的圖13：（1）在給定中心頻率處的互相關越高，即越接近1，rtf將在對應的頻帶中平均更相等，從而導致在該頻帶中的虛擬源的更好的空間再現(xiàn)；（2）具有高互相關的頻率范圍越寬，全部空間再現(xiàn)越好。

圖13直接比較（a）、（b）和（c）的兩個區(qū)中的平均互相關性，（a）用提出的方法補償、由圖13中的黑色粗實線和虛線描繪的系統(tǒng)，（b）用在先前工作中建議的全通濾波器設計補償、由圖13中的灰色粗實線和虛線描繪的系統(tǒng)，（c）圖13中的黑色細實線和虛線描繪的未補償?shù)南到y(tǒng)。全通設計產生未補償?shù)南到y(tǒng)的顯著改善。然而，如前所論證，這樣的全通設計基于粗略的簡化，并且不太適合于補償真實的音頻系統(tǒng)，尤其是在諸如汽車之類的挑戰(zhàn)性聲學環(huán)境中。相反，瞄準幾個區(qū)中的空間保真度的濾波器設計應當考慮給定的聲學環(huán)境。這里提出基于目標傳遞函數(shù)而不是濾波器的相位響應的直接設計的這樣的方法，并且我們通過圖13的檢查推斷：建議的個人音頻框架顯著地改善空間聲音再現(xiàn)，因為它在寬頻率范圍上獲得高互相關。此外，個人音頻濾波器設計在高達250hz的兩個區(qū)中獲得高互相關和相等性能兩者。在250-3000hz之間，全通濾波器設計比個人音頻濾波器在兩個區(qū)中獲得更均衡的性能。然而，對于全通濾波器設計，互相關在這些頻率處非常低（參見灰色粗實線和虛線），并且性能因而在兩個區(qū)中同樣差。相比之下，個人音頻濾波器設計在高達3000hz的兩個區(qū)中獲得高互相關，參見圖13中的黑色粗實線和虛線。這些結果強烈地表明提出的方法在性能上優(yōu)于先前報道的方法。

實現(xiàn)方式方面

將理解：本文所述的方法和設備可以以各種方式組合和重新布置。

例如，實施例可以硬件、或者用于由合適的處理線路執(zhí)行的軟件、或其組合來實現(xiàn)。

本文所述的步驟、功能、過程、模塊和/或塊可用使用任何常規(guī)技術的硬件來實現(xiàn)，任何常規(guī)技術（諸如分立電路或集成電路技術）包括通用電子線路和專用線路。

特定的示例包括一個或多個適當配置的數(shù)字信號處理器和其它已知的電子電路，例如，經互連以執(zhí)行專用功能的離散邏輯門，或者專用集成電路（asic）。

替代地，本文所述的步驟、功能、過程、模塊和/或塊中的至少一些可以軟件來實現(xiàn)，該軟件諸如用于由諸如一個或多個處理器或處理單元之類的合適的處理線路執(zhí)行的計算機程序。

處理線路的示例包括但不限于一個或多個微處理器、一個或多個數(shù)字信號處理器（dsp）、一個或多個中央處理單元（cpu）、視頻加速硬件和/或任何合適的可編程邏輯線路，諸如一個或多個現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）或一個或多個可編程邏輯控制器（plc）。

還應當理解：重新使用在其中實現(xiàn)提出的技術的任何常規(guī)設備或單元的一般處理能力或許是可能的。重新使用現(xiàn)有軟件也或許是可能的（例如通過現(xiàn)有軟件的重新編程或通過添加新的軟件組件）。

根據(jù)第二方面，提供一種被配置成為相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的系統(tǒng)。該音響系統(tǒng)包括n≥2個揚聲器。該系統(tǒng)被配置成：基于收聽環(huán)境的聲學屬性的模型，在音響系統(tǒng)的收聽環(huán)境中的z≥2個空間上分離的收聽區(qū)中分布的多個，即m個控制點中的每一個處為至少一對揚聲器中的每一個估計模型傳遞函數(shù)。該系統(tǒng)還被配置成：至少基于控制點的區(qū)附屬和聲學屬性的模型，為m個控制點中的每一個確定依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)。該系統(tǒng)被進一步配置成：至少基于m個控制點的模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)，確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)。

作為示例，該系統(tǒng)可被配置成：基于優(yōu)化準則函數(shù)來確定濾波器系數(shù)，其中準則函數(shù)至少包括與模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)相關的目標誤差，并且可選地還包括在至少一對揚聲器的補償?shù)哪Ｐ蛡鬟f函數(shù)的表示之間的差。

例如，該系統(tǒng)可被配置成：基于表示在控制點處的脈沖響應的模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)來操作。

在特定示例中，該系統(tǒng)被配置成：確定對于與揚聲器和收聽區(qū)的位置相關的對稱和非對稱設置兩者聲學上不對稱的模型傳遞函數(shù)。

作為示例，該系統(tǒng)可被配置成：基于在控制點中的至少一對揚聲器之間的相位差來確定每個控制點中的目標傳遞函數(shù)。相位差例如可由控制點中的一個或多個模型傳遞函數(shù)定義，并且所述依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)的相位特性通常在附屬于不同收聽區(qū)的控制點之間不同。

在一個示例中，該系統(tǒng)可被配置成：基于音響系統(tǒng)的聲音測量、基于在控制點中的每一個處估計脈沖響應來在控制點中的每一個處估計模型傳遞函數(shù)。

在另一個示例中，該系統(tǒng)被配置成：基于在控制點中的每一個處的脈沖響應的模擬來在控制點中的每一個處估計模型傳遞函數(shù)，其中模擬包括一階反射和/或更高階反射。

可選地，該系統(tǒng)可被配置成：在音頻預補償控制器的動力學的穩(wěn)定性的約束下、基于優(yōu)化準則函數(shù)來確定濾波器系數(shù)。例如，準則函數(shù)可至少包括在m個控制點之上的補償?shù)哪Ｐ兔}沖響應和目標脈沖響應之間的差的乘方的加權求和，以及可選地在至少一對揚聲器的補償?shù)哪Ｐ蛡鬟f函數(shù)的表示之間的差的乘方的加權求和。

作為示例，如圖1的概述中所如示，音頻預補償控制器可具有用于l個控制器輸入信號的l個輸入和用于n個控制器輸出信號的n個輸出，音響系統(tǒng)的每個揚聲器一個，其中揚聲器對中的至少一個被指定用于輸入信號。

在特定示例中，該系統(tǒng)包括處理器和存儲器。存儲器包括可由處理器執(zhí)行的指令，由此處理器可操作以確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)。

圖14是圖示包括處理器10和相關聯(lián)的存儲器20的這樣的系統(tǒng)100的示例的示意框圖。

在該特定示例中，在計算機程序25；45中實現(xiàn)本文所述的步驟、功能、過程、模塊和/或塊中的至少一些，所述計算機程序被加載到存儲器20中，用于由包括一個或多個處理器的處理線路執(zhí)行。一個或多個處理器10以及存儲器20彼此互連以使能正常的軟件執(zhí)行。可選的輸入/輸出設備也可互連到一個或多個處理器10和/或存儲器20，以使能相關數(shù)據(jù)（諸如一個或多個輸入?yún)?shù)和/或一個或多個得到的輸出參數(shù)）的輸入和/或輸出。

術語“處理器”應當在一般意義上被解釋為能夠執(zhí)行程序代碼或計算機程序指令以執(zhí)行特定處理、確定或計算任務的任何系統(tǒng)或設備。

包括一個或多個處理器的處理線路因而被配置成在執(zhí)行計算機程序時執(zhí)行諸如本文所述的那些之類的良好定義的處理任務。

處理線路不必專用于僅僅執(zhí)行上述步驟、功能、過程和/或塊，而是還可執(zhí)行其它任務。

在特定實施例中，計算機程序包括指令，該指令在由至少一個處理器執(zhí)行時使得一個或多個處理器：

-在音響系統(tǒng)的收聽環(huán)境中的z≥2個空間上分離的收聽區(qū)中分布的多個，即m個控制點中的每一個處為至少一對揚聲器中的每一個估計模型傳遞函數(shù)；

-至少基于控制點的區(qū)附屬，為所述m個控制點中的每一個確定依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)；以及

-至少基于m個控制點的模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)，確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)。

提出的技術還提供包括計算機程序25；45的載體20；40，其中載體是電子信號、光信號、電磁信號、磁信號、電信號、無線電信號、微波信號或計算機可讀存儲介質中的一個。

作為示例，軟件或計算機程序25；45可被實現(xiàn)為計算機程序產品，計算機程序產品通常被攜帶或存儲在計算機可讀介質20；40（特別是非易失性介質）上。計算機可讀介質可包括一個或多個可移動或不可移動存儲器設備，包括但不限于只讀存儲器（rom）、隨機存取存儲器（ram）、光盤（cd）、數(shù)字多功能盤（dvd）、藍光盤、通用串行總線（usb）存儲器、硬盤驅動器（hdd）存儲設備、閃存、磁帶或任何其它常規(guī)存儲器設備。計算機程序因而可被加載到計算機或等效處理設備的操作存儲器中，用于由其處理線路執(zhí)行。

因此，當由一個或多個處理器執(zhí)行時，本文中呈現(xiàn)的一個或多個流程圖可被認為是一個或多個計算機流程圖。對應的裝置可被定義為功能模塊的分組，其中由處理器執(zhí)行的每個步驟對應于功能模塊。在這種情況下，功能模塊被實現(xiàn)為在處理器上運行的計算機程序。因此，用于濾波器設計的系統(tǒng)或裝置可替代地被定義為功能模塊的分組，其中功能模塊被實現(xiàn)為在至少一個處理器上運行的計算機程序。

駐留在存儲器中的計算機程序因而可被組織為適當?shù)墓δ苣K，該功能模塊被配置為在由處理器執(zhí)行時執(zhí)行本文所述的步驟和/或任務的至少一部分。

圖15是圖示用于為相關聯(lián)的音響系統(tǒng)的補償確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)的裝置的示例的示意框圖。相關聯(lián)的音響系統(tǒng)包括n≥2個揚聲器。裝置300包括估計模塊310，用于在音響系統(tǒng)的收聽環(huán)境中的z≥2個空間上分離的收聽區(qū)中分布的多個，即m個控制點中的每一個處為至少一對揚聲器中的每一個估計模型傳遞函數(shù)。裝置300還包括定義模塊320，用于至少基于控制點的區(qū)附屬來為m個控制點中的每一個定義依賴區(qū)的目標傳遞函數(shù)。裝置300進一步包括確定模塊330，用于至少基于m個控制點的模型傳遞函數(shù)和目標傳遞函數(shù)來確定音頻預補償控制器的濾波器系數(shù)。

替代地，可能主要由硬件模塊或者可替代地由硬件實現(xiàn)圖15中的模塊。軟件與硬件的程度是純粹的實現(xiàn)方式選擇。

典型地，在分離的計算機系統(tǒng)上求解設計等式以產生預補償濾波器的濾波器參數(shù)。然后計算的濾波器參數(shù)通常被下載到數(shù)字濾波器中，數(shù)字濾波器例如由執(zhí)行實際濾波的數(shù)字信號處理系統(tǒng)或相似的計算機系統(tǒng)（諸如例如智能手機、平板電腦、膝上型計算機）來實現(xiàn)。

雖然該發(fā)明可以以軟件、硬件、固件或其任何組合來實現(xiàn)，但是由該發(fā)明提出的濾波器設計方案被優(yōu)選地實現(xiàn)為以程序模塊、功能或等效物形式的軟件。軟件可以任何類型的計算機語言（諸如c、c++或甚至用于數(shù)字信號處理器（dsp）的專用語言）編寫。在實踐中，該發(fā)明的相關步驟、功能和動作被映射到計算機程序中，該計算機程序在由計算機系統(tǒng)執(zhí)行時實現(xiàn)與預補償濾波器的設計相關聯(lián)的計算。在基于pc的系統(tǒng)的情況下，通常在諸如dvd、cd、usb閃存驅動器之類的計算機可讀介質或用于分發(fā)給用戶/濾波器設計者的相似結構上編碼用于音頻預補償濾波器的設計的計算機程序，然后用戶/濾波器設計者可將程序加載到他/她的計算機系統(tǒng)中，用于隨后的執(zhí)行。甚至可經由因特網(wǎng)從遠程服務器下載軟件。

圖16是圖示根據(jù)該發(fā)明的適合于濾波器設計算法的實現(xiàn)方式的計算機系統(tǒng)的示例的示意框圖。系統(tǒng)100可以任何常規(guī)計算機系統(tǒng)的形式來實現(xiàn)，該計算機系統(tǒng)包括個人計算機（pc）、大型計算機、多處理器系統(tǒng)、網(wǎng)絡pc、數(shù)字信號處理器（dsp）等等。無論如何，系統(tǒng)100基本上包括中央處理單元（cpu）或者一個或多個數(shù)字信號處理器（dsp）核10、系統(tǒng)存儲器20和互連各種系統(tǒng)組件的系統(tǒng)總線30。系統(tǒng)存儲器20典型地包括只讀存儲器（rom）22和隨機存取存儲器（ram）24。此外，系統(tǒng)100通常包括提供數(shù)據(jù)和程序信息的非易失性存儲的一個或多個驅動器控制的外圍存儲器設備40，諸如例如硬盤、磁盤、光盤、軟盤、數(shù)字視頻盤或存儲卡。每個外圍存儲器設備40通常與用于控制存儲器設備的存儲器驅動器以及用于將存儲器設備40連接到系統(tǒng)總線30的驅動器接口（未圖示）相關聯(lián)。根據(jù)該發(fā)明實現(xiàn)設計算法的濾波器設計程序、可能連同其它相關程序模塊可被存儲在外圍存儲器40中，并且被加載到系統(tǒng)存儲器20的ram22中，用于由cpu10執(zhí)行。給定相關的輸入數(shù)據(jù)（諸如模型表示和其它可選配置），濾波器設計程序計算預補償濾波器的濾波器參數(shù)。

然后通常經由系統(tǒng)100的i/o接口70而將確定的濾波器參數(shù)從系統(tǒng)存儲器20中的ram24傳送到預補償控制器，也被稱為預補償濾波器系統(tǒng)200。優(yōu)選地，預補償控制器或濾波器系統(tǒng)200基于數(shù)字信號處理器（dsp）或相似的中央處理單元（cpu）202或等效處理器以及用于保持濾波器參數(shù)和所需的延遲信號樣本的一個或多個存儲器模塊204。存儲器204通常還包括濾波程序，該濾波程序在由處理器202執(zhí)行時基于濾波器參數(shù)執(zhí)行實際濾波。

代替經由i/o系統(tǒng)70直接向預補償控制器或濾波器系統(tǒng)200傳送計算的濾波器參數(shù)，可將濾波器參數(shù)存儲在外圍存儲卡或存儲盤40上，用于以后分發(fā)到可以或可以不位于遠離濾波器設計系統(tǒng)100預補償控制器或濾波器系統(tǒng)。也可例如經由因特網(wǎng)而從遠程位置下載計算的濾波器參數(shù)，并且然后優(yōu)選地以加密的形式。

為了使得能夠在考慮時由音頻裝備產生的聲音的測量，任何常規(guī)的麥克風單元或相似的記錄設備80可以通常通過模數(shù)（a/d）轉換器80連接到計算機系統(tǒng)100?；谟甥溈孙L80單元進行的（常規(guī)的）音頻測試信號的測量，系統(tǒng)100可以使用加載到系統(tǒng)存儲器20中的應用程序來開發(fā)音頻系統(tǒng)的模型。測量還可用于評估預補償濾波器和音頻設備的組合系統(tǒng)的性能。如果設計者對得到的設計不滿意，他可基于修改的一組設計參數(shù)來啟動預補償濾波器的新的優(yōu)化。

此外，系統(tǒng)100典型地具有用于允許與濾波器設計者的用戶交互的用戶界面50。幾個不同的用戶交互場景是可能的。

例如，濾波器設計者可決定他/她想在控制器或濾波器系統(tǒng)200的濾波器參數(shù)的計算中使用具體的定制的一組設計參數(shù)。濾波器設計者然后經由用戶界面50定義相關的設計參數(shù)。

對于濾波器設計者還可能在一組不同的預配置參數(shù)之間選擇，該組不同的預配置參數(shù)可能已經被設計用于不同的音頻系統(tǒng)、收聽環(huán)境和/或用于將特殊特性引入到得到的聲音中的目的。在這樣的情況下，預配置選項通常被存儲在外圍存儲器40中，并在濾波器設計程序的執(zhí)行期間被加載到系統(tǒng)存儲器中。

濾波器設計者還可通過使用用戶界面50來定義模型傳遞函數(shù)。代替基于麥克風測量確定系統(tǒng)模型，對于濾波器設計者還可能從一組不同的預配置系統(tǒng)模型中選擇音頻系統(tǒng)的模型。優(yōu)選地，這樣的選擇基于特定音頻裝備，該特定音頻裝備將與得到的預補償濾波器一起被使用。

優(yōu)選地，音頻濾波器連同聲音生成系統(tǒng)被體現(xiàn)，以便使得能夠生成受濾波器影響的聲音。

在替代實現(xiàn)方式中，沒有或僅有邊緣用戶參與地或多或少地自主執(zhí)行濾波器設計?，F(xiàn)在將描述這樣的結構的示例。示范性系統(tǒng)包括監(jiān)控程序、系統(tǒng)識別軟件和濾波器設計軟件。優(yōu)選地，監(jiān)控程序首先生成測試信號并測量音頻系統(tǒng)的得到的聲學響應?；跍y試信號和獲得的測量，系統(tǒng)識別軟件確定音頻系統(tǒng)的模型。監(jiān)控程序然后收集和/或生成所需的設計參數(shù)，并將這些設計參數(shù)轉發(fā)到濾波器設計程序，濾波器設計程序計算預補償濾波器參數(shù)。作為選擇，監(jiān)控程序然后可評估關于測量的信號的得到的設計的性能，并且如果有必要，命令濾波器設計程序以基于修改的一組設計參數(shù)來確定新的一組濾波器參數(shù)?？芍貜驮撨^程，直到獲得令人滿意的結果。然后，最終的一組濾波器參數(shù)被下載/實現(xiàn)到預補償控制器或濾波器系統(tǒng)中。

還可能自適應地（代替使用固定的一組濾波器參數(shù)）調節(jié)預補償濾波器的濾波器參數(shù)。在音頻系統(tǒng)中使用濾波器期間，音頻條件可能改變。揚聲器和/或諸如收聽環(huán)境中的家具之類的物體的位置可能改變，這反過來可能影響房間聲學，和/或音頻系統(tǒng)中的某種裝備可由導致整體音頻系統(tǒng)的不同特性的某種其它裝備交換。在這樣的情況下，來自收聽環(huán)境中的一個或多個位置中的音頻系統(tǒng)的聲音的連續(xù)或間歇測量可由一個或幾個麥克風單元或相似的聲音記錄設備來執(zhí)行。記錄的聲音數(shù)據(jù)然后可被饋送到濾波器設計系統(tǒng)中，諸如圖16的系統(tǒng)100，該濾波器設計系統(tǒng)計算新的音頻系統(tǒng)模型并調節(jié)濾波器參數(shù)，使得它們更好地適應新的音頻條件。

自然地，該發(fā)明不限于圖16的布置。作為替代方案，預補償濾波器的設計和濾波器的實際實現(xiàn)方式兩者可在一個并且相同的計算機系統(tǒng)100或200中來執(zhí)行。這一般意味著在相同的dsp或微處理器系統(tǒng)上實現(xiàn)和執(zhí)行濾波器設計程序和濾波程序。

在圖17中示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明合并預補償控制器或濾波器系統(tǒng)200的聲音生成或再現(xiàn)系統(tǒng)400。來自聲源的音頻信號的向量w(t)被轉發(fā)到預補償控制器或濾波器系統(tǒng)200中（可能經由常規(guī)的i/o接口210）。如果音頻信號w(t)是模擬的（諸如對于lp、模擬音頻盒式磁帶和其它模擬聲源），在進入濾波器200之前信號首先在a/d轉換器210中被數(shù)字化。例如來自cd、dat磁帶、dvd、迷你盤等等的數(shù)字音頻信號可被直接轉發(fā)到濾波器200而無需任何轉換。

數(shù)字或數(shù)字化的輸入信號w(k)然后由預補償濾波器200預補償，基本上考慮隨后的音頻系統(tǒng)裝備的效果。

得到的補償?shù)男盘?i>u(k)然后可能通過進一步的i/o單元230、例如經由無線鏈路而被轉發(fā)到d/a轉換器240，在d/a轉換器240中數(shù)字補償信號u(k)被轉換為對應的模擬信號。該模擬信號然后進入放大器250和揚聲器260。從該組n個揚聲器260發(fā)出的聲音信號ym(t)然后具有希望的音頻特性，給出接近理??想的聲音體驗。這意味著已經通過預補償濾波器的反轉動作消除了音頻系統(tǒng)裝備的任何不想要的效果。

預補償控制器或濾波器系統(tǒng)可被實現(xiàn)為具有到隨后的放大器的模擬或數(shù)字接口的數(shù)字信號處理器或計算機中的獨立裝備，如上所提及。替代地，它可被集成到數(shù)字前置放大器、d/a轉換器、、計算機聲卡、緊湊立體聲系統(tǒng)、家庭影院系統(tǒng)、計算機游戲控制臺、tv、mp3播放器對接站、智能電話、平板電腦、膝上型計算機或目的是產生聲音的任何其它設備或系統(tǒng)的結構中。還可能以更加面向硬件的方式、用諸如fpga或asic之類的定制的計算硬件結構來實現(xiàn)預補償濾波器。

應當理解：可與將聲音信號分布到實際再現(xiàn)地點分離地執(zhí)行預補償。由預補償濾波器產生的預補償信號不一定必須被立即分布到聲音生成系統(tǒng)并與聲音生成系統(tǒng)直接連接，但可被記錄在分離的介質上，用于以后分發(fā)到聲音生成系統(tǒng)。圖17中的補償信號u(k)然后例如可能表示已經被調節(jié)到特定音頻設備和收聽環(huán)境的cd或dvd盤上的記錄的音樂。它還可以是存儲在因特網(wǎng)服務器上的預補償?shù)囊纛l文件，用于允許隨后將文件通過因特網(wǎng)下載或流傳輸?shù)竭h程位置。

上述實施例僅僅作為示例給出，并且應當理解：提出的技術不限于此。將由本領域技術人員理解：可對實施例進行各種修改、組合和改變而不脫離由所附權利要求限定的本范圍。特別地，在技術上可能的情況下，可以在其它配置中組合在不同實施例中的不同部分解決方案。

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