聽環(huán)境還可以包含用于環(huán)繞聲應用的固 定驅(qū)動器，諸如中央揚聲器802和重低音揚聲器或LFE804。在圖8中可以看出，取決于收 聽環(huán)境以及各揚聲器單元的大小，收聽環(huán)境內(nèi)的揚聲器806的適當放置可以提供由來自許 多個向上激發(fā)的驅(qū)動器的聲音從天花板反射開所產(chǎn)生的豐富的音頻環(huán)境。取決于內(nèi)容、收 聽環(huán)境大小、聽者位置、聲學特性以及其他相關(guān)參數(shù)，揚聲器可以目的是提供從天花板平面 上的一個或更多個點的反射。
[0077] 在家庭劇院或類似收聽環(huán)境的自適應音頻系統(tǒng)中使用的揚聲器可以使用基于現(xiàn) 有的環(huán)繞聲配置（例如，5. 1、7. 1、9. 1等）的配置。在此情況中，在針對向上激發(fā)的聲音組件 提供了額外的驅(qū)動器和限定的情況下，許多個驅(qū)動器被提供并根據(jù)已知環(huán)繞聲約定限定。
[0078] 圖9A示出了在實施例下的針對反射音頻使用多個能尋址的驅(qū)動器的用于自適應 音頻5. 1系統(tǒng)的揚聲器配置。在配置900中，標準5. 1揚聲器包括LFE901、中央揚聲器902、 L/R前置揚聲器904/906以及L/R后置揚聲器908/910,其被提供有八個額外的驅(qū)動器，給 出了總共14個可尋址的驅(qū)動器。在每個揚聲器單元902-910中，這八個額外的驅(qū)動器是除 了標有"向前"（或"前面"）的驅(qū)動器外還標有"向上"和"向側(cè)"的驅(qū)動器。直接向前驅(qū)動 器將由包含自適應音頻對象的子聲道和被設計為具有高度方向性的任何其他組件驅(qū)動。向 上激發(fā)的（反射的）驅(qū)動器可以包含更加全方向性或無方向性的子聲道內(nèi)容，但是并非限 制如此。示例將包括背景音樂或環(huán)境聲音。如果到系統(tǒng)的輸入包括傳統(tǒng)環(huán)繞聲內(nèi)容，則該 內(nèi)容可以被智能地分解為直接和反射的子聲道并被饋送到合適的驅(qū)動器。
[0079] 對于直接子聲道，揚聲器外殼將包含其中驅(qū)動器的中軸平分收聽環(huán)境的"最佳聽 音位置（sweet-spot)"或聲學中心的驅(qū)動器。向上激發(fā)的驅(qū)動器將被定位為使得驅(qū)動器的 正中面和聲學中心之間的角度為45到180度的范圍內(nèi)的某個角度。在將驅(qū)動器定位為180 度的情況下，面向后面的驅(qū)動器可以通過從后壁反射來提供聲音擴散。該配置使用這樣的 聲學原理：在向上激發(fā)的驅(qū)動器與直接驅(qū)動器進行時間對齊之后，早到達的信號分量將是 相干的，而晚到達的分量將得益于由收聽環(huán)境所提供的天然的漫射。
[0080] 為了實現(xiàn)由自適應音頻系統(tǒng)提供的高度提示，向上激發(fā)的驅(qū)動器可以從水平平面 向上傾斜，并且在極端情況下可以被定位成向豎直向上輻射并從諸如平坦的天花板或放置 在外殼正上方的聲擴散器之類的一個或更多個反射表面反射。為提供額外的方向性，中央 揚聲器可以使用具有跨屏幕操縱聲音以提供高分辨率中央聲道的能力的音箱配置（諸如 圖7C所示出的）。
[0081] 圖9A的5. 1配置可以通過添加類似于標準7. 1配置的兩個額外的后置外殼來擴 展。圖9B示出了在這種實施例下的對于反射音頻使用多個能尋址的驅(qū)動器的自適應音頻 7. 1系統(tǒng)的揚聲器配置。如配置920所示，兩個額外的外殼922和924被置于"左側(cè)環(huán)繞" 和"右側(cè)環(huán)繞"位置，側(cè)面揚聲器以與前置外殼類似的方式指向側(cè)壁并且向上激發(fā)的驅(qū)動器 被設置為在現(xiàn)有的前、后對之間的中途從天花板彈回?？梢愿鶕?jù)需要作出許多次這樣的增 量添加，額外的對沿著側(cè)面壁或后面壁填充縫隙。圖9A和9B只示出了收聽環(huán)境的自適應 音頻系統(tǒng)中的可以與向上激發(fā)和側(cè)面激發(fā)的揚聲器一起使用的擴展的環(huán)繞聲揚聲器布局 的可能配置的一些示例，并且許多其他的配置也是可以的。
[0082] 作為上文所描述的n. 1配置的替代方案，可以使用更加靈活的基于殼（pod)的系 統(tǒng)，由此每個驅(qū)動器都被包含在其自己的外殼內(nèi)，而外殼可以安裝在任何方便的位置。這將 使用諸如圖7B所示出的驅(qū)動器配置。這些單獨的單元然后可以按與n. 1配置類似的方式 聚集，或它們可以單個地分散在收聽環(huán)境周圍。殼不需要局限于被放置在收聽環(huán)境的邊緣， 它們也可以被放置收聽環(huán)境內(nèi)的任何表面上（例如，茶幾、書架等）。這樣的系統(tǒng)將易于擴 展，允許用戶隨著時間添加更多揚聲器，以創(chuàng)建更加沉浸式的體驗。如果揚聲器是無線的， 那么殼系統(tǒng)可包括用于再充電目的的對接揚聲器的能力。在此設計中，殼可以被對接在一 起使得當它們再充電時它們充當單個揚聲器，或許用于聽立體聲音樂，然后脫離對接狀態(tài) 并定位在自適應音頻內(nèi)容的收聽環(huán)境周圍。
[0083] 為了使用向上激發(fā)的能尋址的驅(qū)動器來增強自適應音頻系統(tǒng)的可配置性和準確 度，可以向外殼添加許多個傳感器和反饋設備，以將可以用于渲染算法的特性通知給渲染 器。例如，安裝在每個外殼中的麥克風會允許系統(tǒng)測量收聽環(huán)境的相位、頻率和混響特性， 并使用三角測量和外殼本身的類似于HRTF的函數(shù)，來測量揚聲器相對于彼此的位置?？梢?使用慣性傳感器（例如，陀螺儀、羅盤等）來檢測外殼的方向和角度；并且可以使用光學和 視覺傳感器（例如，使用基于激光器的紅外測距儀）來提供相對于收聽環(huán)境本身的位置信 息。這些只表示可在系統(tǒng)中使用的附加傳感器的幾個可能性，其他的也是可以的。
[0084] 可以通過允許外殼的驅(qū)動器和/或聲學修改器的位置經(jīng)由機電伺服機構(gòu)自動地 調(diào)整，來進一步增強這樣的傳感器系統(tǒng)。這會允許驅(qū)動器的方向性在運行時被改變，以適合 收聽環(huán)境中的它們相對于墻和其他驅(qū)動器的定位（"積極的操縱"）。類似地，可以調(diào)諧任 何聲學修改器（諸如擋板、喇叭或波導），以提供用于在任何收聽環(huán)境配置中都最佳回放的 正確的頻率和相位響應（"積極的調(diào)諧"）?？梢皂憫阡秩镜膬?nèi)容在初始收聽環(huán)境配置期 間（例如，和自動EQ/自動房間配置系統(tǒng)一起）或回放期間執(zhí)行積極的操縱和積極的調(diào)諧 這兩者。
[0085] 雙向互連
[0086] -經(jīng)配置，揚聲器就必須連接到渲染系統(tǒng)。傳統(tǒng)的互連典型地為兩種類型：用于 無源揚聲器的揚聲器級輸入和用于有源揚聲器的線級輸入。如圖4C所示，自適應音頻系統(tǒng) 450包括雙向互連功能。該互連實施在渲染級454和放大器/揚聲器458和麥克風級460 之間的一組物理和邏輯連接內(nèi)。在每個揚聲器箱中尋址多個驅(qū)動器的能力由聲源和揚聲器 之間的這些智能互連來支持。雙向互連允許從聲源（渲染器）到揚聲器的包括控制信號和 音頻信號的信號的傳輸。從揚聲器到聲源的信號包括控制信號和音頻信號這兩者，其中在 此情況下，音頻信號是源自可選的內(nèi)置麥克風的音頻。電力也可以作為雙向互連的一部分 來提供，至少用于揚聲器/驅(qū)動器不分開地供電的情況。
[0087] 圖10是示出了在實施例下的雙向互連的構(gòu)成的圖示1000?？梢源礓秩酒骷臃?大器/聲音處理器鏈的聲源1002通過一對互連鏈路1006和1008邏輯地且物理地耦接到 揚聲器箱1004。從聲源1002到揚聲器箱1004內(nèi)的驅(qū)動器1005的互連1006包括用于每 個驅(qū)動器的電聲信號、一個或更多個控制信號以及可選的電力。從揚聲器箱1004回到聲源 1002的互連1008包括來自用于校準渲染器或其他類似的聲音處理功能的麥克風1007或其 他傳感器的聲音信號。反饋互連1008還包含被渲染器用來修改或處理被設置為通過互連 1006到驅(qū)動器的聲音信號的某些驅(qū)動器定義和參數(shù)。
[0088] 在實施例中，在系統(tǒng)設置期間，給系統(tǒng)的每個箱中的每個驅(qū)動器分配標識符（例 如，數(shù)值指派）。每個揚聲器箱（外殼）也可以被唯一地標識。此數(shù)值指派被揚聲器箱用來 確定向箱內(nèi)的哪個驅(qū)動器發(fā)送哪個音頻信號。所述指派以合適的存儲器設備存儲在揚聲器 箱中。替代地，每個驅(qū)動器都可以被配置為將其自己的標識符存儲到本地存儲器中。在進 一步的替代方案中，諸如驅(qū)動器/揚聲器沒有本地存儲容量的方案中，標識符可以存儲在 聲源1002內(nèi)的渲染級或其他組件中。在揚聲器發(fā)現(xiàn)期間，由聲源查詢每個揚聲器（或中心 數(shù)據(jù)庫）的簡檔。簡檔定義了某些驅(qū)動器定義，包括揚聲器箱或其他所定義的陣列中的驅(qū) 動器的數(shù)量、每個驅(qū)動器的聲音特性（例如，驅(qū)動器類型、頻率響應等）、每個驅(qū)動器的中心 相對于揚聲器箱的前面的中心的x，y，z位置、每個驅(qū)動器相對于所定義的平面（例如，天花 板、地板、箱的垂直軸等）的角度以及麥克風的數(shù)量和麥克風特性。也可以定義其他相關(guān)的 驅(qū)動器以及麥克風/傳感器參數(shù)。在實施例中，驅(qū)動器定義以及揚聲器箱簡檔可以被表達 為由渲染器使用的一個或更多個XML文檔。
[0089] 在一個可能的實現(xiàn)中，在聲源1002和揚聲器箱1004之間創(chuàng)建網(wǎng)際協(xié)議（IP)控 制網(wǎng)絡。每個揚聲器箱和聲源都充當單個網(wǎng)絡端點，并在初始化或通電時被給予本地鏈路 地址。可以使用諸如零配置組網(wǎng)（zeroconf)之類的自動發(fā)現(xiàn)機制來允許聲源定位網(wǎng)絡上 的每個揚聲器。零配置組網(wǎng)是在沒有人工操作員干預或特殊配置服務器的情況下自動地創(chuàng) 建可使用的IP網(wǎng)絡而無需人工過程的示例，并且可以使用其他類似的技術(shù)。給定智能網(wǎng)絡 系統(tǒng)，多個源可以作為揚聲器駐留在IP網(wǎng)絡中。這允許多個源在不通過"主"音頻源（例 如，傳統(tǒng)的A/V接收器）進行路由聲音的情況下直接驅(qū)動揚聲器。如果另一個源試圖尋址 揚聲器，則在所有源之間執(zhí)行通信，以確定哪個源當前是"活躍的"、是否有必要為活躍的以 及控制是否可以過渡到新的聲源。在制造過程中，可以基于源的分類給源預先指定優(yōu)先級， 例如，電信源可以具有比娛樂源更高的優(yōu)先級。在諸如典型的家庭環(huán)境之類的多房間環(huán)境 中，總體環(huán)境內(nèi)的所有揚聲器都可以駐留在單個網(wǎng)絡上，但是，可能不需要被同時尋址。在 設置和自動配置期間，通過互連1008往回提供的聲音電平可用于確定哪些揚聲器位于同 一個物理空間中。一旦確定了該信息，揚聲器可以被分組成集群。在此情況下，可以分配集 群ID并使它們成為驅(qū)動器定義的一部分。向每個揚聲器發(fā)送集群ID，并每隔集群可以由聲 源1002同時尋址。
[0090] 如圖10所示，可以通過雙向互連，傳輸可選的電力信號。揚聲器可以是無源的（要 求來自聲源的外部電力）或有源的（要求來自電源插座的電力）。如果揚聲器系統(tǒng)包括沒 有無線支持的有源的揚聲器，則到揚聲器的輸入包括IEEE802. 3兼容的有線以太網(wǎng)輸入。 如果揚聲器系統(tǒng)包括帶有無線支持的有源的揚聲器，則到揚聲器的輸入包括IEEE802. 11 兼容的無線以太網(wǎng)輸入，或者替代地，包括由WISA組織所指定的無線標準。無源揚聲器可 以通過由聲源直接提供的合適的電力信號來供電。
[0091] 系統(tǒng)配詈和柃準
[0092] 如圖4C所示，自適應音頻系統(tǒng)的功能包括校準功能462。此功能由圖10中所示的 麥克風1007和互連1008鏈路來實現(xiàn)。系統(tǒng)1000中的麥克風組件的功能是測量收聽環(huán)境 中的單個驅(qū)動器的響應，以便導出整個系統(tǒng)響應。為此目的，可以使用包括單個麥克風或麥 克風陣列的多個麥克風拓撲。最簡單的情況是使用位于收聽環(huán)境的中心的單個全方向性測 量麥克風，來測量每個驅(qū)動器的響應。如果收聽環(huán)境和回放條件保證了更加精細的分析，則 可以使用多個麥克風。多個麥克風的最方便的位置在用于收聽環(huán)境中的特定揚聲器配置的 物理揚聲器箱內(nèi)。安裝在每個外殼中的麥克風允許系統(tǒng)在收聽環(huán)境中的多個位置測量每個 驅(qū)動器的響應。此拓撲的替代方案是使用位于收聽環(huán)境中的可能的聽者位置的多個全方向 性測量麥克風。
[0093] 麥克風用來使得能夠?qū)︿秩酒骱秃筇幚硭惴ㄟM行自動配置和校準。在自適應音頻 系統(tǒng)中，渲染器負責將混合型對象和基于聲道的音頻流轉(zhuǎn)換成針對一個或更多個物理揚聲 器內(nèi)的具體的可尋址的驅(qū)動器指定的單個音頻信號。后處理組件可包括：延遲、均衡、增益、 揚聲器虛擬化以及向上混合。揚聲器配置代表常為關(guān)鍵的信息，渲染器組件可以使用該信 息將混合型對象和基于聲道的音頻流轉(zhuǎn)換為單個的每個驅(qū)動器的音頻信號，以提供音頻內(nèi) 容的最佳回放。系統(tǒng)配置信息包括：（1)系統(tǒng)中的物理揚聲器的數(shù)量，（2)每個揚聲器中的 可單獨尋址的驅(qū)動器的數(shù)量，以及（3)每一可單獨尋址的驅(qū)動器相對于收聽環(huán)境幾何形狀 的位置和方向。其他特性也是可以的。圖11示出了在實施例下的自動配置和系統(tǒng)校準組 件的功能。如圖示1100所示，一個或更多個麥克風的陣列1102向配置及校準組件1104提 供聲學信息。該聲學信息捕捉收聽環(huán)境的某些相關(guān)特性。然后，配置及校準組件1104將該 信息提供到渲染器1106以及任何相關(guān)后處理組件1108,使得針對收聽環(huán)境調(diào)整和優(yōu)化最 終發(fā)送到揚聲器的音頻信號。
[0094] 系統(tǒng)中的物理揚聲器的數(shù)量以及每個揚聲器中的可單獨尋址的驅(qū)動器的數(shù)量是 物理揚聲器屬性。這些屬性經(jīng)由雙向互連456直接從揚聲器傳輸?shù)戒秩酒?54。渲染器和 揚聲器使用共同的發(fā)現(xiàn)協(xié)議，使得當揚聲器連接到系統(tǒng)或與系統(tǒng)斷開連接時，渲染器被通 知變化并可以相應地重新配置系統(tǒng)。
[0095] 收聽環(huán)境的幾何形狀（大小與形狀）是配置及校準過程中的必要信息項。幾何形 狀可以以許多不同的方式確定。在人工配置模式中，由聽者或技術(shù)人員通過向渲染器或自 適應音頻系統(tǒng)內(nèi)的其他處理單元提供輸入的用戶界面把收聽環(huán)境的最小包圍立方體的寬 度、長度和高度輸入到系統(tǒng)。各種不同的用戶界面技術(shù)和工具可以用于此目的。例如，可以 由自動地繪制或跟蹤收聽環(huán)境的幾何形狀的程序向渲染器發(fā)送收聽環(huán)境幾何形狀。這種系 統(tǒng)可以使用計算機視覺、聲納以及3D基于激光器的物理繪圖的組合。
[0096] 渲染器使用揚聲器在收聽環(huán)境幾何形狀內(nèi)的位置來導出用于每個可單獨尋址的 驅(qū)動器（包括直接和反射（向上激發(fā)）驅(qū)動器）的音頻信號。直接驅(qū)動器是被瞄準為使得 它們的分散圖案（dispersionpattern)的大多數(shù)在被一個或更多個反射表面（諸如地板、 墻或天花板）漫射之前與收聽位置相交的驅(qū)動器。反射驅(qū)動器是被瞄準為使得它們的分散 圖案的大多數(shù)在與收聽位置相交之前被反射的驅(qū)動器，諸如圖6中所示出的。如果系統(tǒng)處 于人工配置模式，則可以通過n向系統(tǒng)輸入每個直接驅(qū)動器的3D坐標。對于反射驅(qū)動器， 向n輸入原始反射的3D坐標。可以使用激光器或類似的技術(shù)來可視化散開的驅(qū)動器到收 聽環(huán)境的表面上的分散圖案，如此可以測量出3D坐標并人工地輸入到系統(tǒng)。
[0097] 驅(qū)動器位置和瞄準典型地使用人工的或自動的技術(shù)來執(zhí)行。在某些情況下，可以 將慣性傳感器包含到每個揚聲器中。在此模式中，中央揚聲器被指定為"主"并且其羅盤測 量值被視為參考。然后，其他揚聲器傳輸它們的可單獨尋址的驅(qū)動器中的每一個的分散圖 案和羅盤位置。與收聽環(huán)境幾何形狀耦接，中央揚聲器和每個附加驅(qū)動器的參考角之間的 差異為系統(tǒng)自動地確定驅(qū)動器是直接還是反射提供足夠的信息。
[0098] 如果使用3D位置（即，Ambisonic)麥克風，貝Ij可以完全自動化揚聲器位置配置。 在此模式中，系統(tǒng)向每個驅(qū)動器發(fā)送測試信號并記錄響應。取決于麥克風類型，信號可能需 要被轉(zhuǎn)換成x、y、z表示。分析這些信號，以找出占優(yōu)勢的第一到達的1、7和z分量。與收 聽環(huán)境幾何形狀耦接，這通常為系統(tǒng)自動地設置所有揚聲器位置（直接或反射的）的3D坐 標提供了足夠的信息。取決于收聽環(huán)境幾何形狀，用于配置揚聲器坐標的三個所描述的方 法的混合組合可以比只單獨地使用一種技術(shù)更有效。
[0099] 揚聲器配置信息是配置渲