CN101009953A - 音效校正装置 - Google Patents

Abstract

一种音效校正装置包括：测量信号提供部分；第一和第二收集部分；第一距离计算部分；第二距离计算部分；位置信息计算部分；音效测量部分；虚拟声音图像系数选择部分；校正特性计算部分；虚拟声音图像本地化处理部分；和音效校正部分。

Description

音效校正装置

相关申请的交互参考

本发明包括与在2005年11月18日于日本专利局提交的日本专利申请JP2005-334711相关的主题，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于将包括多个扬声器的音频系统的音效校正为期望特性的音效校正装置。

背景技术

为了在包括多个扬声器的环绕音响装置中的音效中获得高品质音效(例如其可以增加类似于在音乐厅或剧院中的声音的真实感)，可参照用户收听声音的收听位置，在适当多个位置放置多个扬声器。

然而，具有该环绕音响装置的室内环境通常具有各种因素，且扬声器的布置受到限制。

一种用于将音响装置的音效校正为期望音效的声音校正装置可以测量音效(acoustics)，诸如扬声器的存在、收听位置到扬声器的距离、由扬声器再生的在收听位置的声音的声压级(level)、频率响应特性和到达时间，调整从扬声器到收听位置的声音信号到达时间，平均扬声器间的再生级，和校正诸如再生的音响空间中频率响应特性的音效。

此外，为了改善音响装置的再生环境，期望执行所谓的虚拟声音图像本地化处理，其可以很好地处理由于与扬声器的合理安排的角度偏离所引起的再生环境的降级。

过去，例如，为了执行虚拟声音图像本地化处理，在AV接收器或DVD的内部音频放大器中提供虚拟声音图像本地化处理部分。在虚拟声音图像本地化处理部分中可能需要的虚拟声音图像特性系数取决于放置其扬声器的位置。

然而，虚拟声音图像特性系数是通过分别定义由听众放置扬声器的位置来确定的，这是因为过去的音效校正装置可能识别不出放置扬声器的方向。

JP-A-10-224900作为相关技术被例示。

发明内容

期望提出一种声音校正装置，其可以自动地定义最佳虚拟声音图像特性系数。

根据本发明的一个实施例，提供一种音效校正装置，包括：测量信号提供部分，用于向任意位置的多个扬声器提供用于测量的测量信号；相互分开的第一和第二收集部分，用于利用提供的测量信号收集从各扬声器中输出的声音；第一距离计算部分，基于第一收集部分捕获的第一收集信号和测量信号计算从各扬声器中的每一个到第一收集部分的距离；第二距离计算部分，基于第二收集部分捕获的第二收集信号和测量信号计算从各扬声器中的每一个到第二收集部分的距离；位置信息计算部分，基于第一和第二距离计算部分计算的从各扬声器中的每一个到第一和第二收集部分的距离来计算各扬声器的每一个相对于第一和第二收集部分的位置信息；音效测量部分，基于第一和第二收集信号和测量信号测量放置在任意位置的所述多个扬声器的音效；虚拟声音图像系数选择部分，基于由位置信息计算部分计算的位置信息从多个虚拟声音图像系数中选择最佳虚拟声音图像系数；校正特性计算部分，基于由音效测量部分测量的音效计算最佳校正特性；虚拟声音图像本地化处理部分，基于虚拟声音图像系数选择部分选择的虚拟声音图像系数对各扬声器的再生信号执行虚拟声音图像本地化处理；音效校正部分，基于校正特性计算部分计算的校正特性来校正各扬声器的再生信号的音效。

根据本发明的另一个实施例，提供一种音效校正装置，其基于从第一和第二收集信号测量的测量数据校正放置在任意位置的多个扬声器的音效，并且执行虚拟声音图像本地化处理，通过由第一和第二收集部分收集通过向所述多个扬声器提供用于测量的测量信号输出的声音而获得所述第一和第二收集信号，所述第一和第二收集部分相互之间分开预定距离，该音效校正装置包括：第一处理部分，基于测量数据，计算校正音效的校正特性和计算用于执行虚拟声音图像本地化处理的虚拟声音图像特性系数；存储部分，存储使得基于第一和第二收集信号测量所述测量数据的音效测量程序、使得基于虚拟声音图像特性系数执行对各扬声器的再生信号的虚拟声音图像本地化处理的虚拟声音图像本地化处理程序、和基于校正特性校正各扬声器的再生信号的音效的音效校正程序；和第二处理部分，读取音效测量程序来向所述多个扬声器提供用于测量的测量信号，从通过由第一和第二收集部分收集从接收测量信号的提供的多个扬声器中输出的声音得到的第一和第二收集信号测量各扬声器的音效，并从第一和第二收集信号计算从扬声器到第一和第二收集部分的距离以及从所述距离中计算各扬声器的位置信息，其中所述第一处理部分基于第二处理部分测量的音效计算校正特性并基于第二处理部分计算的位置信息选择最佳虚拟声音图像系数；且所述第二处理部分通过读取虚拟声音图像本地化处理程序和音效校正程序基于由第一处理部分计算的所述校正特性和虚拟声音图像特性系数对再生信号执行虚拟声音图像本地化处理并校正音效。

根据本发明实施例，可以通过校正音效和自动定义最佳虚拟声音图像特性系数来执行虚拟声音图像本地化处理。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的音效校正装置的结构的电路框图；

图2示出了根据本发明实施例的音效校正装置的CPU和DSP以及是开始音效测量程序的电路框图；

图3是用于描述根据本发明实施例每个扬声器相对于音效校正装置中的第一和第二收集部分的角度计算的图；

图4是表示为了计算每个扬声器相对于第一和第二收集部分的角度，由连接两个收集部分的中点和一个扬声器的线段以及连接两个收集部分的线段这样两条相等的线形成的角度Фs的范围的图；

图5示出了根据本发明实施例的音效校正装置的CPU和DSP以及是开始虚拟声音图像本地化处理程序和音效校正程序的电路框图；

图6是描述根据本发明一个实施例的音效校正装置的虚拟声音图像本地化处理的实例的图；

图7是示出虚拟声音图像本地化处理部分中的虚拟扬声器的例示位置的图；

图8是示出虚拟声音图像本地化处理部分中的实际扬声器的例示位置的图；

图9是示出执行虚拟声音图像本地化处理的实例的虚拟声音图像本地化处理部分的电路框图；

图10是示出执行虚拟声音图像本地化处理的实例的虚拟声音图像本地化处理部分的滤波系数的图；

图11是描述根据本发明实施例的音效校正装置的虚拟声音图像本地化处理的另一个实例的图；

图12是示出虚拟声音图像本地化处理部分中的虚拟扬声器的其它实例位置的图；

图13是示出执行虚拟声音图像本地化处理的另一个实例的虚拟声音图像本地化处理部分的滤波系数的图；

图14是示出执行虚拟声音图像本地化处理的另一个实例的虚拟声音图像本地化处理部分的电路框图；

图15是描述根据本发明实施例通过音效校正装置测量放置在任意室内环境中的各扬声器音效、定义虚拟声音图像系数、定义音效的校正、执行虚拟声音图像本地化处理以及校正音效的步骤的流程图；和

图16是更为详细地描述图15中所示步骤中的测量音效的各步骤的流程图。

具体实施方式

参考附图，下面描述根据本发明实施例的音效校正装置。

如图1所示，根据本发明实施例的音效校正装置1基于从第一和第二收集信号计算的测量数据对多个扬声器12至16的音效进行校正和执行虚拟声音图像本地化处理，由相互分开预定距离即靠近任意一个收听位置的第一和第二收集部分7a和7b收集响应于向放置于音效收听环境11的任意位置的多个扬声器12至16提供用于测量的测量信号而输出的声音而获得所述的第一和第二收集信号。

多个扬声器12至16任意放置在房间11内的预定位置。多个扬声器12至16是用于通用音频再生的扬声器并且连接到具有多通道扬声器输出的音频放大器10。

如图1所示，音效校正装置1包括：具有第一处理部分21和存储部分22的CPU2，所述的第一处理部分21基于诸如扬声器的音效和位置消息的测量数据计算校正音效的校正特性和计算用于执行虚拟声音图像本地化处理的虚拟声音图像特性系数，所述的存储部分22存储使得基于第一和第二收集号测量所述测量数据的音效测量程序、使得基于虚拟声音图像特性系数对各扬声器的再生信号执行虚拟声音图像本地化处理的虚拟声音图像本地化处理程序、和基于校正特性校正各扬声器的再生信号的音效的音效校正程序；以及DSP(数字信号处理器)3，作为第二处理部分来读取声音测量程序以向多个扬声器12至16提供用于测量的测量信号，从通过第一和第二收集部分7a和7b收集从接收测量信号的提供的多个扬声器输出的声音得到的第一和第二收集信号测量各扬声器的音效和测量各扬声器的位置信息。

音效校正装置1进一步包括：DIR(数字接口接收器)5，其执行变换处理以将来自再生在DVD或CD上的声音信息的播放器4的再生信号输入到DSP3；操作部分6，作为U/I(用户界面)，用于用户操作CPU2；和音频放大器10，其将从DSP3提供的测量信号和在DSP3中处理的再生信号输出到扬声器12至16。

音效校正装置1进一步包括一对第一和第二收集部分7a和7b(诸如非定向麦克风)，收集从扬声器12至16中输出的测量声音，扬声器12至16已经接收到测量信号的提供；麦克风放大器8，其放大来自第一和第二收集部分7a和7b的第一和第二收集信号；以及A/D变换部分9，其数字变换由麦克风放大器8放大的收集信号。

第一和第二收集部分7a和7b放置在靠近用户实际收听的收听位置并且在这里放置在收听位置的两侧，即例如在相反方向以同等距离分开。换句话说，第一和第二收集部分7a和7b如此放置，以便于收听位置可以位于放置第一和第二收集部分7a和7b的位置的中间位置。这里，如上所述，第一和第二收集部分7a和7b被构造为在收听位置的两侧分开同等距离。然而，本发明并不限于此。可能仅需要这样的布置，即收听位置可以位于放置第一和第二收集部分7a和7b的位置。

如图2所示，CPU2包括：存储音效测量程序、虚拟声音图像本地化处理程序和音效校正程序的存储部分22；校正特性计算部分23，其基于随后将要描述的音效测量部分32所测量的音效计算用于将音效校正到最佳状态的校正特性；虚拟声音图像系数存储部分24，其存储对应于扬声器的可能不同的位置信息的多个虚拟声音图像系数；和虚拟声音图像系数选择部分25，其基于由后面将描述的位置信息计算部分35计算的位置信息从多个虚拟声音图像系数中选择最佳虚拟声音图像系数。

基于由随后将要描述的音效测量部分32测量的音效，校正特性计算部分23将音效校正到最佳状态。也就是，校正特性计算部分23计算校正特性(所述校正特性是用于校正从播放器4通过DSP3和音频放大器10发送到扬声器12至16的再生信号的信息)，使得在扬声器输出的声音到达放置第一和第二收集部分7a和7b的收听位置时声压级、频率响应特性、延迟(到达时间上的不同)等等可以具有在收听位置上期望的特性。于是，当通过操作部分6将播放器4转换为播放模式时，校正特性计算部分23将校正特性传递给音效校正部分42，其将在后面进行描述。

虚拟声音图像系数存储部分24存储多个虚拟声音图像系数，其中每个虚拟声音图像系数用于执行虚拟声音图像本地化处理，从而当通过假定扬声器实际所处于的各种状态使扬声器处于各种安排方式时听众可以感觉到与扬声器12-16以最佳距离和最佳角度布置产生的结果相同的结果。尽管虚拟声音图像系数存储部分24在这里被构造为预先存储多个虚拟声音图像系数，但是本发明不限于此。虚拟声音图像系数可被构造为允许由用户操作进行定义和存储。此外，虚拟声音图像系数可被构造为允许在网络上或经由记录媒体进行增加或更新。

虚拟声音图像系数选择部分25根据诸如各扬声器相对于收听位置的距离和角度的位置信息从虚拟声音图像系数存储部分24中的那些虚拟声音图像系数中选择和计算用于扬声器12至16的实际位置的最佳虚拟声音图像系数，所述位置信息是通过后面描述的位置信息计算部分35计算的。接着，虚拟声音图像系数选择部分25将虚拟声音图像系数传递给将在后面进行描述的虚拟声音图像本地化处理部分41。尽管虚拟声音图像系数选择部分25在这里可被构造为基于位置信息从虚拟声音图像系数存储部分24预先存储的多个虚拟声音图像系数中选择和计算最佳虚拟声音图像系数，但是本发明不限于此。最佳虚拟声音图像系数可被构造为通过从位置信息计算虚拟声音图像系数的虚拟声音图像系数计算部分进行计算。

如图2所示，DSP3包括：测量信号提供部分31，其用于当从存储部分22中读取音效测量程序时向多个扬声器12至16提供用于测量的测量信号；声音测量部分32，其用于基于由第一和第二收集部分7a和7b获得的第一和第二收集信号和测量信号测量各扬声器的音效；第一距离计算部分33，用于基于由第一收集部分7a获得的第一收集信号和测量信号计算各扬声器到第一收集部分7a的距离；第二距离计算部分34，用于基于由第二收集部分7b获得的第二收集信号和测量信号计算各扬声器到第二收集部分7b的距离；以及位置信息计算部分35，用于基于由第一距离计算部分33和第二距离计算部分34计算出的从各扬声器到第一和第二收集部分7a和7b的距离计算扬声器相对于第一和第二收集部分7a和7b的位置信息。

测量信号提供部分31向扬声器12至16提供TSP信号(时间展宽脉冲)并因此使得扬声器输出用于测量的测量声音。

TSP信号用于音效测量模式，其中在DSP3中开始音效测量程序，并且音效收听环境11的空间的音效由DSP3使用TSP信号进行测量。这里的TSP信号是测量脉冲响应的信号和从具有正弦波的频率的高值到低值的短时段内连续扫描产生的信号。因为使用TSP信号比使用脉冲信号在时间轴上分布更多的能量，因此利用较少的同步可以获得较高的S/N比。此外，可以更容易地获得反滤波，并且TSP信号的响应变换为脉冲响应是容易的，因为可以仅执行反滤波的卷积。因此，TSP信号便于测量。

例如，用于平滑音效收听环境11的频率特性的系数，也就是反滤波系数，通过使用具有各扬声器的房间(音效收听环境11)的传输系数建立，所述传输系数通过对TSP响应时间轴波形数据使用FFT(快速傅立叶变换)和相位变换计算脉冲响应频率特性获得，其中TSP响应时间轴波形数据由来自各扬声器的TSP信号的输出产生并由第一和第二收集部分7a和7b收集。从DSP3通过音频放大器10、扬声器12至16、第一和第二收集部分7a和7b、麦克风放大器8和A/D变换部分9到DSP3的信号传输时间通过对所计算的频率特性使用IFFT(反快速傅立叶变换)计算脉冲响应时间轴波形数据获得。因为在路径上从DSP3通过音频放大器10到扬声器12至16这一部分的信号传输时间以及从第一和第二收集部分7a和7b通过麦克风放大器8和A/D变换部分9到DSP3这一部分的信号传输时间在硬件中是固定的，所以这两部分的传输时间是固定值。因而，在获得的传榆时间和这两部分的传榆时间的差是扬声器12至16和第一和第二收集部分7a和7b之间的传输时间。传输时间乘以声速可以计算从各扬声器12至16到第一和第二收集部分7a和7b的距离。

音效测量部分32基于通过第一和第二收集部分7a和7b收集扬声器12至16输出的声音而获得的第一和第二收集信号来测量音效，诸如每个扬声器的存在、各扬声器的大小(频带)、从各扬声器到达收听位置的输出的声压级、从各扬声器到达收听位置的输出的频率响应特性和从各扬声器到达收听位置的输出的到达时间(延迟)，所述扬声器12至16接收到测量信号的提供。音效测量部分32将音效信息传递给CPU2的校正特性计算部分23。

第一距离计算部分33通过基于通过麦克风放大器8和A/D变换部分9接收到的第一收集信号和由测量信号提供部分31提供的测量信号计算信号传输时间，计算从扬声器12至16到第一收集部分7a的距离，以及将信息传递给位置信息计算部分35。

第二距离计算部分34通过基于通过麦克风放大器8和A/D变换部分9接收到的第二收集信号和由测量信号提供部分31提供的测量信号计算信号传输时间，计算从扬声器12至16到第二收集部分7b的距离，以及将信息传递给位置信息计算部分35。

位置信息计算部分35基于第一距离计算部分33计算的从扬声器12至16到放置第一收集部分7a的位置的距离和第二距离计算部分34计算的从扬声器12至16到放置第二收集部分7b的位置的距离，来计算扬声器12至16相对于与第一和第二收集部分7a和7b的位置和角度。换句话说，位置信息计算部分35通过从第一和第二距离计算部分33和34计算的扬声器12至16的角度和位置及到第一和第二收集部分7a和7b的距离中计算扬声器相对于第一和第二收集部分7a和7b的角度，来计算每个扬声器12至16的位置信息。位置信息计算部分35将位置信息传递给CPU2的虚拟声音图像系数选择部分25。

现在，将参考图3和4描述通过位置信息计算部分35计算扬声器相对于第一和第二收集部分7a和7b的角度。

如图3所示，通过第一和第二距离计算部分33和34计算的从多个扬声器12至16的一个扬声器14到第一和第二收集部分7a和7b的距离分别是L1和L2。这里，基于“平行四边形定理”和“余弦公式”，可计算由连接两个收集部分的线段L12的平分线Id和连接两个收集部分7a和7b的中心(中点)和扬声器中的一个的线段Im形成的角度Фs。这里，由于如上所述第一和第二收集部分7a和7b在收听位置的两侧分开同等距离，所以第一和第二收集部分7a和7b的中点M是收听位置。

换句话说，基于“平行四边形定理”，连接第一和第二收集部分的中心和一个扬声器的线段Im的长度Lm可以如此计算：

Lm＝((L12+L22)/2-(L12/2)2)1/2  [EQ1]

基于值Lm和“余弦公式”，角度Φs可以通过Φs1计算，Φs1计算如下：

Фs1＝acos(((L12/2)2+Lm2-L12)/(2×L12/2×Lm))×(360/(2π))[EQ2]其中，Фs1是线段Im和线段I12形成的角度。

这种情况下，因为这种构造具有第一和第二收集部分7a和7b的两个麦克风组件，所以可能不能确定扬声器是位于收集部分所在的收集点的前部还是后部。因此，角度Фs1的范围如图4所示为0到180度。因此，按照测量顺序指定可能的安排方式，并且Φs在放置收集部分7a和7b的位置的前部作为零度的情况下进行计算。

这样，位置信息计算部分35可以基于第一距离计算部分33计算的从一个扬声器到第一收集部分7a之间的距离和第二距离计算部分34计算的从一个扬声器到第二收集部分7b之间的距离，来计算包括一个扬声器所在位置相对于第一和第二收集部分7a和7b的角度和距离的位置信息。在此已经描述了计算一个扬声器14的位置信息后，位置信息计算部分35也可以计算其他扬声器的位置信息。

如图5所示，当从存储部分22中读取虚拟声音图像本地化处理程序和声音校正程序时，DSP3包括：虚拟声音图像本地化处理部分41，其基于虚拟声音图像系数选择部分25选择的虚拟声音图像系数对每个扬声器的再生信号执行虚拟声音图像本地化处理；和音效校正部分42，其基于校正特性计算部分23计算的校正特性对每个扬声器的再生信号执行音效校正。

虚拟声音图像本地化处理部分41将基于虚拟声音图像系数选择部分25计算的虚拟声音图像系数对通过DIR5从播放器4接收到的每个扬声器的再生信号的虚拟声音图像本地化处理的结果传递给音效校正部分42。

音效校正部分42基于校正特性计算部分23计算的校正特性对每个扬声器的再生信号将音效校正到与执行测量的音效收听环境11匹配的最佳状态，并将结果通过音频放大器10传递给扬声器12至16，其中所述再生信号已经在虚拟声音图像本地化处理部分41中经历了虚拟声音图像本地化处理。

具有上述构造的音效校正装置1可以通过使用由虚拟声音图像系数选择部分25根据位置信息计算部分35计算的每个扬声器的位置信息所选择的虚拟声音图像系数，自动执行最佳声音图像本地化处理。音效校正装置1还可以通过使用由校正特性计算部分23基于音效测量部分32测量的扬声器音效计算的校正特性执行期望的音效校正，来再生具有最佳音效的声音信息。

现在，将描述由音效校正装置1的虚拟声音图像本地化处理部分41进行的虚拟声音图像本地化处理。

由虚拟声音图像本地化处理部分41进行的虚拟声音图像本地化处理是使听众能感觉到甚至从放置在任意位置的扬声器12至16输出的声音都有不在扬声器实际所在的实际扬声器位置而是与实际扬声器位置不同的位置的声音图像，或防止听众感觉到声音是从实际扬声器中输出的处理。

这里，如图6所示，在虚拟声音图像本地化处理的实例的描述中，定义对应于放置在后侧的扬声器15和16(以下称为“后扬声器”)的虚拟扬声器位置55和56，以及当声音从后扬声器15和16中输出时，听众听起来好象在虚拟扬声器位置55和56处有声音图像。

而且，如图6所示，虚拟扬声器位置55和56定义在以听众100为参考点由听众100的前方和从听众100连接到虚拟扬声器位置55的方向形成的开放角Ф1和以听众100为参考点由听众100的前方和从听众100连接到虚拟扬声器位置56的方向形成的开放角Ф2都小于在水平面上从听众100的前方到后扬声器15和16开放角θ1和θ2的位置。

这样，虚拟扬声器位置55和56定义在这样的方向上，即以听众100为参考点从听众100的前方到虚拟扬声器位置55和56的开放角Ф1和Ф2可以更靠近开放角的推荐值。这里，后扬声器的开放角的推荐值一般已知为大约110度。

因此，后扬声器15和16以及虚拟扬声器位置55和56的放置被定义为满足

Ф1＜θ1[EQ3]

和

Ф2＜θ2[EQ4]

于是，虚拟声音图像本地化处理部分41基于在声音从虚拟扬声器位置55和56输出时从虚拟扬声器位置55和56到听众100的耳朵的音效传递函数和在声音从后扬声器15和16输出时从后部扬声器15和16到听众100的耳朵的音效传递函数，执行虚拟声音图像本地化处理。这里，由通过虚拟声音图像系数选择部分25选择的虚拟声音图像系数确定声音传递函数。

接着，参考图7和8，描述用于虚拟声音图像本地化处理的音效传递函数。

如图7所示，虚拟声音图像本地化处理可能需要当声音从开放角为Ф1的虚拟扬声器位置55输出时，到听众100左耳的音效传递函数HФ1L和到听众100右耳的音效传递函数HФ1R以及当声音从开放角为Ф2的虚拟扬声器位置56输出时到听众100右耳的音效传递函数HФ2R和到听众100左耳的音效传递函数HФ2L。

此外，如后所述，如图8所示，为了在声音从后扬声器15和16输出时补偿串话干扰，虚拟声音图像本地化处理可能需要当声音从放置为具有开放角θ1的后扬声器15输出时到听众100左耳的音效传递函数HФ1L和到听众100右耳的音效传递函数HΦ1R以及当声音从放置为具有开放角θ2的后扬声器16输出时到听众100右耳的音效传递函数HΦ2R和到听众100左耳的音效传递函数HФ2L。

可以通过将各扬声器放置到图7所示的虚拟扬声器位置55和56以及图8所示的后扬声器15和16的位置、从放置在所述位置的各扬声器中输出脉冲声音以及在听众100的左右耳测量脉冲响应而获得这些声音传递函数。换句话说，在听众耳朵处测量的脉冲响应是从输出脉冲声音的扬声器位置到听众100耳朵的声音传递函数。

用于定义这种方式可能需要的声音传递函数的多个虚拟声音图像系数被存储到虚拟声音图像系数存储部分24中，以及声音传递函数从由虚拟声音图像系数选择部分25从中选择的虚拟声音图像系数中导出，并且虚拟声音图像本地化处理部分41基于音效传递函数执行虚拟声音图像本地化处理。

接着，图9示出了用于描述虚拟声音图像本地化处理部分41的方框图。如图9所示，虚拟声音图像本地化处理部分41包括：用于所谓的立体声(binauralization)处理的滤波器61、62、63和64；用于所谓的串话干扰补偿处理的滤波器71、72、73和74，所述串话干扰补偿处理用于补偿当再生声音从后扬声器15和16输出时出现的空间声音串话干扰；和加法电路65、66、75和76。

如图9所示，滤波器61、62、63和64使用已经参考图7进行了描述的从虚拟扬声器位置55和56到听众100的左右耳的声音传递函数HФ1L、HФ1R、HФ2R和HФ2L作为滤波系数(虚拟声音图像系数)。换句话说，这种情况下，作为滤波系数的虚拟声音图像系数由虚拟声音图像系数选择部分25进行选择。

如图10所示，滤波器71、72、73和74使用已经参考图8进行了描述的基于从后扬声器15和16到听众100的左右耳的声音传输系数Hθ1L、Hθ1R、Hθ2R和Hθ2L获得的滤波系数G1、G2、G3和G4作为滤波系数。

然后，由播放器4再生并由虚拟声音图像本地化处理部分41通过DIR5接收到的用于左后扬声器的声音信号S1a被提供给虚拟声音图像本地化处理部分41的滤波器61和62。用于右后扬声器的声音信号S1b被提供给虚拟声音图像本地化处理部分41的滤波器63和64。

滤波器61和62基于滤波系数HФ1L和HΦ1R变换将被提供给左后扬声器15的声音信号S1a，以使从左后扬声器15输出的声音听起来具有在虚拟扬声器位置55的声音图像或虚拟扬声器位置55侧的声音图像。

滤波器63和64也基于滤波系数HФ2R和HΦ2L变换将被提供给右后扬声器16的声音信号S1b，以使从右后扬声器16输出的声音听起来具有在虚拟扬声器位置56的声音图像或虚拟扬声器位置56侧的声音图像。

然后，由滤波器61和64处理并将被听众100的左耳听到的声音信号被提供给加法电路65。同样，由滤波器62和63处理并将被听众100的右耳听到的声音信号被提供给加法电路66。

由加法电路65处理的声音信号被提供给滤波器71和72，同时由加法电路66处理的声音信号被提供给滤波器73和74。

滤波器71、72、73和74根据基于从后扬声器15和16到听众100耳朵的声音传递函数计算的滤波系数G1、G2、G3和G4执行抵消串话干扰的处理。然后，由滤波器71和74处理的声音信号提供给加法电路75，同时由滤波器72和73处理的声音信号提供给加法电路76。

加法电路75输出声音信号S2a，它是将要提供给左后扬声器15的声音信号并且当它从左后部扬声器15输出时听起来具有虚拟扬声器位置55侧的声音图像。加法电路76输出声音信号S2b，它是将要提供给右后扬声器16的声音信号并且当它从右后扬声器16输出时听起来具有在虚拟扬声器位置56侧的声音图像。

因此，听众听得见以这样一种方式输出的声音，即即使当后扬声器的声音信号从后扬声器15和16中输出时，在虚拟扬声器位置55和56上有声音图像或在虚拟扬声器位置55和56侧有声音图像。

因此，诸如后扬声器具有的声源粘性(stickiness)的非优选存在可以被解决，以及从后扬声器榆出的声音变得听起来如同自然声音一样。因而，可以提高从后扬声器输出的声音中要求的气氛和真实性。

虽然已经描述了为所述两个后扬声器15和16逐个定义对应虚拟扬声器55和56，本发明不限于此。可为两个后部扬声器15和16中的每一个定义多个虚拟扬声器。换句话说，用于定义多个虚拟扬声器的虚拟声音图像系数可以通过虚拟声音图像系数选择部分25来计算。

接着，将参考图11描述虚拟声音图像本地化处理的另一个实例，其通过为所述两个后部扬声器15和16中的每一个定义多个虚拟扬声器位置更好地提高了后(环绕)声场的气氛。

如图11所示，这个实例除了为后扬声器15和16定义多个虚拟扬声器85a、85b、85c和85d以及多个虚拟扬声器86a、86b、86c和86d之外与上述实例具有同样的结构。

因此，多个虚拟扬声器位置的定义将用于虚拟声音图像本地化处理部分41A中的立体声处理的系数(虚拟声音图像系数)与上述实例区分开来。换句话说，多个虚拟扬声器位置可被允许通过使用如下所述由虚拟声音图像系数选择部分25选择的虚拟声音图像系数作为滤波系数来定义。尽管下面将要描述其中要定义四个虚拟扬声器的实例，但是用于虚拟声音图像本地化处理的方法可以由操作部分6选择虚拟扬声器的数量和位置进行转换。

在这个实例中，因为如图11所示，分别为后扬声器15和16定义四个虚拟扬声器位置85a至85d和86a至86d，所以考虑从多个虚拟扬声器位置的每一个到听众耳朵的多个声音传递函数来确定用于立体声处理的滤波器的系数。

这种情况下，如图12所示，通过将各扬声器放置到各虚拟扬声器位置处、输出脉冲声音和在听众100的左右耳处测量脉冲响应可获得从虚拟扬声器位置到听众100的左右耳的声音传递函数。

然后，当如此定义多个虚拟扬声器位置时，从所述多个虚拟扬声器位置到听众100的耳朵的声音传递函数的相加产生了到听众100的左右耳的声音传递函数。

换句话说，从听众100左侧的虚拟扬声器位置85a至85d到听众100左耳的声音传递函数H1和到听众100右耳的声音传递函数H2可以如此获得：

H1＝HФaL1+HФaL2+HФaL3+HФaL4    [EQ5]；和

H2＝HФaR1+HФaR2+HΦaR3+HФaR4    [EQ6]

以同样的方式，从听众100右侧的虚拟扬声器位置86a至86d到听众100左耳的声音传递函数H3和到听众100右耳的声音传递函数H4可以如此获得：

H3＝HФbL1+HФbL2+HФbL3+HФbL4      [EQ7]；和

H4＝HФbR1+HФbR2+HΦbR3+HФbR4      [EQ8]

因此，如图13所示可以获得该情况下位于听众100的左右耳的声音传递函数H1、H2、H3和H4，图13中表示在HФaL、HΦaR、HΦbL和HΦbR后的后缀的数值是i。

然后，在该实例的情况下，如图14所示，虚拟声音图像本地化处理部分41A包括将根据多个虚拟扬声器位置85a至85d和86a至86d获得的音效传递函数H1、H2、H3和H4用作滤波系数的滤波器91、92、93和94。

这种情况下，滤波器91使用从图12所示的听众100的左虚拟扬声器位置85a、85b、85c和85d到听众100左耳的声音传递函数H1作为滤波系数。滤波器92使用从图12所示的听众100的左虚拟扬声器位置85a、85b、85c和85d到听众100右耳的声音传递函数H2作为滤波系数。

以同样的方式，滤波器93使用从图12所示的听众100的右虚拟扬声器位置86a、86b、86c和86d到听众100右耳的音效传递函数H3作为滤波系数。滤波器94使用从图12所示的听众100的右虚拟扬声器位置86a、86b、86c和86d到听众100左耳的声音传递函数H4作为滤波系数。

这样，通过定义许多虚拟扬声器位置，声场可以更为靠近混合声音信号(源)后的声场，以及可以获得更自然的声场表示。此外，可以更好地提高环绕声场的气氛。

尽管在这个实例中如图11所示，各在听众100的后部的左右处进行定义四个虚拟扬声器位置(虚拟声音图像)，但是本发明不限于此。可定义诸如在左右各有两个、三个、五个或六个扬声器的多个虚拟扬声器来定义虚拟声音图像。

尽管在开放角θ1和θ2内定义了虚拟扬声器(虚拟声音图像)，所述开放角θ1和θ2以听众100为参考点由听众100的前方和连接听众100和后扬声器15和16的方向形成，但是本发明不限于此。例如，可在实际扬声器的外面定义虚拟扬声器位置，或在实际扬声器的里面和外面定义多个虚拟扬声器位置。

此外，用于虚拟声音图像本地化处理的方法是可转换的。换句话说，可准备允许虚拟扬声器的多种模式(即用于每种可能的扬声器安排的虚拟扬声器的多种类型的数量和安排)的虚拟声音图像系数作为存储在虚拟声音图像系数存储部分24中的虚拟声音图像系数。然后，实际安排方式可以自动地由位置信息计算部分35来读取，并且期望的虚拟扬声器的数量和安排方式也可以由例如操作部分6上的操作进行选择。

这样，后扬声器15和16的后扬声器位置可以是位于听众100后面的任意位置。显然，虚拟扬声器位置可以任意定义。

这样，虚拟声音图像本地化处理部分41和41A基于位置信息计算部分35从存储在虚拟声音图像系数存储部分24中的多个虚拟声音图像系数中计算的位置信息，以及通过使用虚拟声音图像系数选择部分25自动选择的虚拟声音图像系数对再生信号执行虚拟声音图像本地化处理，这使得听众感觉到声音图像来自期望位置或防止听众感觉到声音是从实际放置的扬声器中输出的。换句话说，即使当各扬声器放置在很难进行最佳扬声器安排的室内环境时，也可以获得与最佳扬声器安排相似的真实感。

接着，参考图15描述音效校正装置1测量放置在任意室内环境中的扬声器音响、定义虚拟声音图像系数、定义音效校正特性、执行虚拟声音图像本地化处理部以及校正音效的步骤。

首先，第一和第二收集部分7a和7b放置在靠近能够听见放置在任意位置的扬声器12至16输出的声音的收听位置M。这种情况下，如上所述第一和第二收集部分7a和7b在收听位置的两侧分开同等距离(S1)。

当从操作部分6操作开始音效测量模式时，音效测量程序从CPU2的存储部分读取到DSP3，在DSP3中开始音效测量程序(S2)。

随着音效测量程序的激活，DSP3测量音效(声场)以及诸如扬声器位置信息的测量数据(S3)。

这里，将参考图16详细描述音效和位置信息的测量。

首先，如图2所示，测量信号从DSP3的测量信号提供部分31通过音频放大器10提供给扬声器(S3-1)。已经接收到测量信号提供的扬声器12至16输出用于测量的声音。各扬声器榆出的声音由放置在预定位置的第一和第二收集部分7a和7b收集，并且获得收集信号。

DSP3的音效测量部分32、第一距离计算部分33和第二距离计算部分34通过麦克风放大器8和A/D变换部分9从第一和第二收集部分7a和7b接收到收集信号(S3-2)。

已经接收到第一和第二收集信号的音效测量部分32检查扬声器的存在(S3-3)。更确切地，音效测量部分32检查到各扬声器的连接是否被正确地进行用于正确的输出。

已经接收到第一和第二收集信号的音效测量部分32计算音效，诸如扬声器的扬声器大小(频带)、从扬声器12至16到达收听位置(第一和第二收集部分7a和7b)的测量声音的声压级、从各扬声器到达收听位置的测量声音的频率响应特性和从各扬声器到达收听位置的测量声音的延迟(到达时间)(S3-4)。

已经接收到第一收集信号的第一距离计算部分33计算各扬声器到第一收集部分的距离。已经接收到第二收集信号的第二距离计算部分34计算各扬声器到第二收集部分的距离(S3-5)。由第一和第二距离计算部分33和34计算的距离被传递给位置信息计算部分35。

如上所述，位置信息计算部分35基于第一和第二距离计算部分33和34计算的距离计算扬声器的角度，就是说，计算包括各扬声器相对于第一和第二收集部分7a和7b所在位置的距离和角度的位置信息(S3-6)。

如上面的S3-1到S3-6中，DSP3测量音效和位置信息。

接着，CPU2获得包括由DSP3测量的音效和计算的位置信息的测量数据(S4)。

CPU2的校正特性计算部分23基于DSP3的音效测量部分32测量的音效计算最佳校正特性(S5)。

基于由DSP3的位置信息计算部分35计算的位置信息，CPU2的声音图像系数选择部分25从存储在虚拟声音图像系数存储部分24中的多个虚拟声音图像系数中选择对应于位置信息的最佳虚拟声音图像系数(S6)。

接着，当从操作部分6中操作开始信息信号读取模式时，由DSP3从CPU2的存储部分中读取音效校正程序和虚拟声音图像本地化处理程序，并且由DSP3开始音效校正程序和虚拟声音图像本地化处理程序(S7)。

然后，CPU2的校正特性计算部分23计算的校正特性被提供给音效校正部分42。CPU2的声音图像系数选择部分25选择的虚拟声音图像系数被提供给虚拟声音图像本地化处理部分41。在DSP3的音效校正部分42中定义校正特性，并且在虚拟声音图像本地化处理部分41中反映虚拟声音图像系数(S8)。

DSP3的虚拟声音图像本地化处理部分41对各扬声器的再生信号执行虚拟声音图像本地化处理，所述再生信号是由播放器4通过DIR5提供的，并且音效校正部分42校正已经经历了虚拟声音图像本地化处理的各扬声器的再生信号的音效(S9)。

这样，音效校正装置1向各扬声器提供已经经历了虚拟声音图像本地化处理和音效校正的再生信号并且使各扬声器输出声音信息。

根据本发明实施例的音效校正装置1可以基于第一和第二收集部分7a和7b获得的第一和第二收集信号和测量信号，从第一和第二距离计算部分33和34和位置信息计算部分35中获得各扬声器的位置信息，虚拟声音图像系数选择部分25基于所述位置信息选择虚拟声音图像系数。这种结构可以消除由听众定义扬声器所在位置的操作的需要，并且允许自动定义最佳虚拟声音图像系数。根据本发明实施例的音效校正装置1通过使用由校正特性计算部分23基于各扬声器音效所计算的校正特性允许期望的音效校正并且可以再生具有最佳音效的声音信息，所述各扬声器音效由音效测量部分32进行测量。

因此，根据本发明实施例的音效校正装置1可以消除由听众定义扬声器所在位置的操作的需要，允许自动定义最佳虚拟声音图像系数，校正包括多个扬声器的音频系统的音效，可以执行虚拟声音图像本地化处理，可以提供与最佳扬声器安排方式相似的真实感以及可以提供如同通过安排许多扬声器所提供的更高质量的真实感。

此外，根据本发明实施例的音效校正装置1通过借助于当虚拟声音图像系数选择部分基于位置信息选择虚拟声音图像系数时，不仅得到虚拟声音图像系数，而且转换用于虚拟声音图像本地化处理的方法，来定义虚拟声音图像的多个位置或在期望位置定义虚拟声音图像，允许转换和输出期望的真实感。

本领域的技术人员应当理解，可以根据设计需要和其他因素作出各种修改、组合、子组合和改变，只要它们落入所附权利要求或其同等物的范围内。

Claims (2)

1、一种音效校正装置，包括：

测量信号提供部分，向任意位置的多个扬声器提供用于测量的测量信号；

相互分开的第一和第二收集部分，利用提供的测量信号收集从各扬声器中输出的声音；

第一距离计算部分，基于第一收集部分捕获的第一收集信号和测量信号计算各扬声器中的每一个到第一收集部分的距离；

第二距离计算部分，基于第二收集部分捕获的第二收集信号和测量信号计算各扬声器中的每一个到第二收集部分的距离；

位置信息计算部分，基于第一和第二距离计算部分计算的从扬声器中的每一个到第一和第二收集部分的距离，计算各扬声器中的每一个相对于第一和第二收集部分的位置信息；

音效测量部分，基于第一和第二收集信号和测量信号测量放置在任意位置的所述多个扬声器的音效；

虚拟声音图像系数选择部分，基于由位置信息计算部分计算的位置信息从多个虚拟声音图像系数中选择最佳虚拟声音图像系数；

校正特性计算部分，基于音效测量部分测量的音效，计算最佳校正特性；

虚拟声音图像本地化处理部分，基于虚拟声音图像系数选择部分选择的虚拟声音图像系数对各扬声器的再生信号执行虚拟声音图像本地化处理；及

音效校正部分，基于校正特性计算部分计算的校正特性校正各扬声器的再生信号的音效。

2、一种音效校正装置，基于从第一和第二收集信号测量出的测量数据校正放置在任意位置的多个扬声器的音效，并且执行虚拟声音图像本地化处理，所述第一和第二收集信号通过由第一和第二收集部分收集通过向所述多个扬声器提供用于测量的测量信号输出的声音来获得，所述第一和第二收集部分相互之间分开预定距离，该声音校正装置包括：

第一处理部分，基于测量数据，计算校正音效的校正特性和计算用于执行虚拟声音图像本地化处理的虚拟声音图像特性系数；

存储部分，存储使得基于第一和第二收集信号测量所述测量数据的音效测量程序、使得基于虚拟声音图像特性系数执行对各扬声器的再生信号的虚拟声音图像本地化处理的虚拟声音图像本地化处理程序、和基于校正特性校正各扬声器的再生信号的音效的音效校正程序；和

第二处理部分，读取音效测量程序来向所述多个扬声器提供用于测量的测量信号，从通过由第一和第二收集部分收集从所述接收测量信号的提供的多个扬声器中输出的声音得到的第一和第二收集信号测量各扬声器的音效，从第一和第二收集信号中计算从各扬声器到第一和第二收集部分的距离以及从所述距离中计算各扬声器的位置信息，

其中所述第一处理部分基于第二处理部分测量的音效计算校正特性并基于第二处理部分计算的位置信息选择最佳虚拟声音图像系数；和

所述第二处理部分通过读取虚拟声音图像本地化处理程序和音效校正程序基于由第一处理部分计算的校正特性和虚拟声音图像特性系数对再生信号执行虚拟声音图像本地化处理并校正音效。

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