CN105409242A - 用于修改在给定收听空间内指定位置处的声场的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种音频系统提供修改的音频信号给布置在收听区域周围的声学输出源(扬声器)。声音分配处理器接收音频源信号。多个音频修改元件中的每个可以包含一个或多个定制滤波器，单独地在音频源信号上操作，以及提供用于每个声学输出源的定制输出信号。音频修改元件可独立地修改用于每个声学输出源的音频源信号的增益和/或相位特征，以便创建在收听区域内或在收听区域内的限定区内的基本上均匀的声音电平或所需声场模式。全局均衡调节可被应用。搜索算法可用于到达用于音频修改元件的适当参数。

Description

用于修改在给定收听空间内指定位置处的声场的方法和系统

相关申请

本申请要求2013年3月15日提交的美国临时申请序列No.61/800,566的权益，其通过引用并入在此，如在本文完整阐述的。

技术领域

本发明的领域涉及声音再生系统，并且更具体地涉及用于修改来自创建在有界或半有界收听空间内的声场的两个或更多声源的音频信号的方法和系统，以实现在指定收听位置之间和之内的期望声场分布。

背景技术

音频系统常见于家庭、汽车和其它的环境中。通常情况下，针对某些期望特征(诸如，高声音保真度)选择音频系统组诸如放大器和扬声器。但是，音频系统组件仅是影响在具体环境中的声音质量的一个因素。其它因素包含，除其它事项外，收听环境本身、扬声器的数量和位置，以及收听者的位置。

例如，虽然许多房间是矩形的，但通常一维(长度或宽度)比其它更长，这意味着声音横跨房间的不同维度而不同地展开，并且可以在不同的时间反射出不同的墙。这种效果在形状上没有完整矩形的房间中更加显著。此外，房间内的开口或门道的存在可以影响反射或重新定向声音所用的方式。半有界的房间或空间，诸如露天舞台，可能只有一个或两个墙，并且因此具有针对声音再现的相当不对称的特点。此外，房间或收听空间内的对象或物理特征的存在，或沿相同或不同的墙的不同类型表面的存在(例如，与室内装饰品或软表面相比的窗户或硬表面)还可能影响声音展开所用的方式或在区域内反射声音所用的方式。

除了收听区域的具体特征，房间或收听空间内的收听者位置也影响音频体验，并确定由听众体验的声音的质量和特征。例如，已知的是，方式(mode)可以存在于通常与房间或区域的长度或宽度的维度可比较的波长处的房间或其它有界区域内。这些方式可能导致建设性或破坏性干扰，并且因此创建与房间或其它区域的尺寸(或形状)的某些特定的频率处的声学抑制。对于非矩形房间或具有奇特形状或物理障碍物的区域，这些方式很难预测。扬声器的数量和位置也将影响在收听空间中的具体位置处的听众体验。更接近收听位置的扬声器通常将比更远的扬声器更大声，并且因此在不同的收听位置处，多个扬声器的聚合效应可能会相当显著地不同。某些扬声器，诸如双极，还具有方向分量，并且因此关于扬声器的收听位置的相对取向在某些情况下还可以影响听众的体验。

上述问题可以表现为在规定收听区域内的不同收听位置之间的一个或多个频率或频带内功率电平的可检测差异。在功率电平中这种变化性存在的情况下，除其它事项外，音频系统可以被看作是低效或浪费的，因为最大功率比在所有收听位置处体验更少。

呈现具体挑战的有界收听区域的示例是在汽车或其它交通工具内的封闭空间，其中收听位置被预先确定并且针对低频驱动器的合适位置被限制。另外，收听位置被限制到所提供的座位位置(通常为4或5)，并且所有的这些都相对于扬声器的位置而非常不对称地放置。空间在汽车内部总是非常珍贵的，并且因此扬声器经常被放置在物理上方便的位置中，但是从声学观点上来说仍然常常很差，诸如脚部空间以及前后侧门的底部。

在汽车音响系统或者其它的音响系统中提供了某些特征，它们可以部分地减轻对于一个收听位置但处于另一个损害处的上述问题。例如，乘员可以手动调节声音平衡以增加成比例音量到左或右扬声器。一些汽车音频系统具有一个“驱动方式”按钮，这使声音对于驾驶员最佳。但是，因为对于左和右乘员或听众存在不同的收听轴，所以对于满足在收听区域一侧上的乘员(例如驾驶员)的平衡调节通常会使得对于就座在收听区域另一侧的乘员的声音恶化。此外，平衡调节需要由乘员或听众之一手动调节，并且这通常希望最小化用户干预。各种类型的均衡也可以被使用，但这些在性质上都是全局性的，并且因此没有充分解决在不同收听位置处的不同体验。此外，全局均衡可以改善在一个位置处的声音质量或体验，但不利于在收听空间中的其它位置处的声音质量或体验。

其它技术提出在扬声器周围移动以找到最佳扬声器位置，但是那些技术在扬声器位置固定时是无效的。

在声音体验和其它相关问题中的类似不对称性可能在任何其它部分或全部有界的收听空间，以及诸如在家庭房间、礼堂、竞技场以及其它限定收听区域中发生。在某些情况下，相对于收听位置存在灵活性，但往往收听位置一般是固定的。类似地，通常的情况是扬声器位置是固定的，并且因此移动扬声器不是一个选项。

在一些情况下，如相对于具有在具体收听区域中的收听位置处的类似声音质量和电平的目标，可能需要为不同的乘员或听众提供不同的收听体验。例如，可能期望具有针对一个或多个乘员的安静区(zone)，同时保持针对剩余乘员的良好的音质。

因此，将有利的是提供一种改进的声音系统，其克服一个或多个前述的问题或缺点，并能提供改进的声音质量或选定的声场变化。

发明内容

在一个方面中，本发明的实施例可以包含用于在规定收听区域(诸如半有界或有界收听空间)内的声音分配的技术。可以采用声音分配技术以最小化在不同收听位置处的频率响应或音频电平的变化，同时可选地还获得最大的输出能力，或可替换地可以采用声音分配技术以实现期望的声音电平模式(pattern)或声场变化，同时可选地获得最大功率输出。声音分配技术还可以用于实现在指定收听位置处的通常均匀的频率响应(即，传递函数)或音频电平的具体区。

在第一方面中，具有预限定扬声器位置的音频系统经配置以实现在收听位置处的具有最小变化(例如在所选公差内)的最大或最优功率输出。

在另一个独立方面中，具有预限定扬声器位置的音频系统经配置以当产生期望的声音电平模式或声场变化时实现最大或最优功率输出。

还在另一个独立方面中，具有预限定扬声器或声学输出源位置的音频系统可以经配置以产生在规定收听空间(诸如有界或半有界收听区域)内的均匀频率响应或音频电平的区。

根据本文公开的一个或多个实施例，具有预限定声学输出源(例如扬声器)位置的音频系统包括修改被发送到每个扬声器的信号的声音分配处理器，以使得所有声源的矢量和给出在每个收听位置处的期望响应特征。该技术通常可适用于任何类型的扬声器，无论定向与否，并且包含例如单极或双极扬声器。

本文也公开了进一步的实施例、变型和改进。

附图说明

图1是根据如本文公开的一个实施例的声音分配系统实施例的示图。

图2是示出根据如本文公开的一个示例的声音分配的过程的流程图。

图3是示出用于确定相对于不同收听位置的收听区域的声音再现特征的声音测量位置的示例的顶视图。

图4示出根据如本文公开的一个或多个实施例的可以连同声音分配系统使用的声音分配处理器的可能实施方式。

图5是显示根据一个示例的聚集的修改扬声器输出如何在收听区域内的每个收听位置处组合以生成在每个收听位置处的修改声场或频率响应的概念图。

图6是示出具有一组扬声器的有界收听区域的示图，以及在收听区域中指定收听位置处采取的声音测量的示例的各种曲线图。

图7是示出与在图6中相同的收听区域但具有如根据本文实例提供的声音分配的示图，以及显示在修改的声音信号通过各种扬声器播放之后在每个相同收听位置处的修改音频特征或频率响应的所附曲线图。

具体实施方式

根据本文公开的实施例的一个或多个方面，提供了具有布置在收听区域中或周围的多个声学输出源的音频系统，其中声音分配处理器接收音频源信号。声音分配处理器可以包含多个音频修改元件，针对每个声输出源的一个音频修改元件，修改相对于针对每个声学输出源频率的音频源信号的某些特征(例如，增益和/或相位)，以例如创建在收听区域内或收听区域内的限定区内的均匀声音电平。声音分配处理器可以在某些情况下经配置以最大化或优化声学输出源的输出能力，而在相同时间最小化所选择公差范围内的椅间(inter-seat)响应变化和带内响应均匀性。

在各种实施例中，每个音频修改元件可以包含针对每个声学输出源的一个或多个定制滤波器，并且可选地进一步包含针对每个声学输出源的定制增益级。音频修改元件可以例如包含延迟和/或非最小相移调节，其针对每个扬声器或声音源而被专门调整(tailore)。此外，声音分配处理器可以包含应用于针对所有声学输出源的音频源信号的全局均衡调节。

在优选实施例中，声学输出源包含低频驱动器单元，并且声音分配处理器经配置以主要影响音频信号源的低频。

在另一个单独的方面中，提供了用于在音频系统中声音分配的方法，其包含：接收音频源信号，并对于多个声学输出源中的每个，独立地修改相对于频率的音频源信号增益和/或相位，以创建在收听区域内或在收听区域内限定区内的基本上均匀的声音电平或期望的声场变化。修改的音频源信号随后被传送到每个相应的声学输出源。

根据另一个单独的方面，具有在规定的收听区域中或周围的多个声学输出源的音频系统中的声音修改的方法包含如下步骤：表征用于每个声学输出源的声音传递函数；以及采用退火算法来识别提供在收听区域内的限定收听位置处的指定声音电平变化的参数。该识别参数可以被持续地存储在音频系统中以便未来使用，并且可以稍后在音频系统中被利用以修改音频源信号，以便实现在收听区域内的指定声音电平变化。

在某些实施例中，所识别的参数可以被应用以独立调节针对每个声学输出源的不同频谱组件的增益和/或相位。针对每个声学输出源的一个或多个定制滤波器以及定制增益可用于独立地修改用于该声学输出源的音频源信号。所识别的参数可以包括单独地且独立地被应用到每个扬声器或声源的扬声器特定延迟和/或非最小相移。

在优选实施例中，如本文中更详细解释的，退火算法可以涉及选择针对每个声学输出源的候选声学修改参数，应用声音修改参数以确定在收听区域内的限定收听位置处的声音输出电平；以及确定在不同收听位置之间的声音输出电平中的变化。如果声音输出中的变化处于指定的公差内，则候选声音修改参数可以被接受。声音修改参数可以包括与每个声学输出源相关联的选定增益，和/或用于与每个声学输出源相关联的不同频谱分量的选定相位。例如，选定的相位调节可以涉及使用提供非最小相移的分量的频率相关(frequency-dependent)相位模式。

根据某些实施例，提供了可最大化或优化音频系统中的输出能力的声音分配技术。声音分配技术还可以或可替换地，例如最小化在所选择公差内的不同收听位置之间的声音变化，或产生期望的声音电平模式或声场变化。声音分配技术还可以用于创建“相对安静的点(spot)”或“相对安静区”和/或产生规定的收听空间内均匀的频率响应或音频电平的区。相比于规定的收听空间的其它区域，这些安静区可以具有指定的声音电平降低。相反，声音分配处理器可以用于创建相对升高的声音或音量电平的区，其具有相比于收听空间的其它区域的指定声音电平增加。

声音分配技术和本文所述的相关实施例可以发现特别有利于收听空间的使用，其中引起经受处理的关注的最大频率处波长大于收听空间的最大尺寸的1/10。例如，对于收听区域的汽车内饰，可能需要执行对在200赫兹中和之下的频率的公开声音处理，其对应于在大约5-6英尺范围内的波长。在其它实施例中，诸如对于普通大小的居住房间，声音处理可以主要在低频范围内进行，其低于一些选择的阈值，诸如低于400赫兹，低于250赫兹，或150赫兹。相反，对于较小的封闭空间，诸如电话亭，例如声音处理可以在较大的或较高的频率范围内进行，诸如例如高达1kHz或2kHz。

在电平分配由音频声音系统应用所在的实施例中，为在封闭的收听空间内的预定位置处的一组四个低频驱动器单元提供处理的音频信号，以便提供横跨频率的接近恒定的声音电平，或在封闭空间内不同收听位置处的期望声场变化。

虽然一个或多个优选实施例被描述为具有四个低频驱动单元，但应该理解的是，这样的配置仅仅是示例性的。本发明的实施例可以用更少数量的(例如，两个或三个)或更多数量的低频驱动单元，或使用具有单极、双极或其组合以及任何任意数量的特征的其他类型的声音源来实践，只要扬声器的数量足以产生期望的声音电平模式或声场变化。声音分配优选在诸如低于200赫兹频带的非定向频带内执行；因此，在扬声器或其它声音源是最佳的，但不必是低频驱动器单元。

图1显示根据本公开一个方面的声音分配系统100的实施例。在图1中，音频源121将音频信号122提供给音频声音分配处理器125，如下面更详细解释的，所述音频声音分配处理器125单独地修改在有界或封闭收听区域101中针对多个扬声器中的每个的声音。音频源121可以包括或由如下的任何音频内容源得到：诸如例如传统的无线电(包括FM、AM或卫星无线电)、CD播放器、MP3播放器或源、DVD声带，或任何其它的音频内容源。音频源121还可以包括其它音频组件，诸如放大器或前置放大器、均衡器、滤波器等。

如进一步在图1中所示，可以是单极源或双极源或它们的组合的一组扬声器105A-105D(在本例中其在数量上为四，尽管本发明可以用任何数量的两个或更多个扬声器或其它声学输出源来实践)在有界或封闭区域101的周围分隔开。虽然在该示例中扬声器105A-105D在有界区域101周围对称分隔开，但这种配置不是必需的。将音频输入信号102应用到音频声音分配处理器125，如在后面更详细描述的，所述音频声音分配处理器125将个性化修改提供到音频输入信号102的相位和/或幅度，以便提供在所选收听位置处更加平衡和平均的声音，或以便另外提供在所选范围或频带内的具体形状或特征的声场。音频声音分配处理器125包含音频修改元件131-134，其针对每个扬声器105A-105D分别调节音频输入信号102的相位和/或幅度，其分别由音频修改元件131-134输出的音频信号107A-107D馈送。音频修改元件131-134的性质借助于以下说明性示例来讨论。

根据可根据在图1中示出的示例来实施的一个实施例，音频声音分配处理器125修改与音频扬声器输出相关联的复杂频谱的相位和/或幅度，以便实现在不同收听位置处的基本均匀的音频电平，或期望性质的声场变化模式，同时寻求最大化总音频输出。在这个示例中，音频声音分配处理器125经配置以提供在六个主要收听位置140A-140F处的基本均匀的音频电平或声场模式，然而可以选择任何数量的收听位置。

根据可根据在图1中显示的示例来实施的一个实施例，音频声音分配处理器125修改与音频扬声器输出相关联的复杂频谱的相位和/或幅度，以重新分配或重新调节在有界或半有界收听空间101内横跨不同频率的声音电平。在该实施例中，音频声音分配处理器125可以提供在不同收听位置处的不同声音体验；例如，它可以被采用以在一个或多个主收听位置140A-140F的位置处的整个声场中创建“孔”或“死区”，即相对安静区。这种类型的操作可以是有利的，例如其中一个或多个听众不想听音频内容。

在任一实施例中，在此描述的音频修改可以基于现有基础提供，或可以针对具体情况动态应用。

在图2的流程图200中示出了用于声音电平分配的一个技术的说明，其可以通过参考在图1中示出的音频系统100的示例的方式来解释，在该情况下其包括四个扬声器105A-105D，虽然如先前所述该过程可用适当实现收听区域的足够量的任何任意数量的扬声器来工作。如图2中所示，过程200开始于如由图2中方框205所表示的选择在封闭或有界收听空间(例如在图1中示出的区域101)内的一组收听位置的第一步骤。举例来说，可以选择六个收听位置140A-140F。虽然在这个示例中选择了六个收听位置140A-140F，但是仍可以选择任何数量的收听位置。接着，采用声音测量以便在如本文所述没有音频处理的情况下，表征未修改的声场。这些声音测量可能涉及获得在每个测量位置处的扬声器输出的谱线轮廓，以复杂传递函数的形式表征，使用用于测量在声源和接收器之间的复杂传递函数的任何众所周知的方法。可以针对每个扬声器独立地采取声音测量，并且可以仅在收听位置或另外还在收听区域中的其它位置处进行声音测量，例如，如在图3中所示(在位置310A-C、315A-C、320A-C、325A-C、330A-C和335A-C处采取的测量)。

一旦已针对在当前示例中的每个扬声器105A-105D来采取声音测量(即采用图3的声音测量模式)，则在给定收听位置或其它声音测量点处的声音测量针对每个声音的测量点进行矢量求和，优选为以在每个声音测量点处的复杂传递函数的形式来表征。

接着，如图2中的下列步骤所示，声音分配算法在复合声音轮廓219上运行，以便生成参数以与音频电子设备一起使用，以便创建紧随某些期望特征的修改声场或声音电平模式。在这个示例中，作为声音分配算法(如由步骤235所指示的)的初始方面，可以选择公差值(根据dB、百分比或其它数值)，通过该公差值可以比较在各种收听位置或其它声音测量位置处的声音电平。所选公差值将影响生成多少个候选的解决方案，并且优选设定多少个候选的解决方案以使得获得有意义的候选解决方案组。

在下一个步骤240中，运行搜索，以便识别一组候选解决方案，以实现在给定频率范围内的期望声音电平分配。期望的声音电平模式可以例如是横跨不同的收听位置其是尽可能平均或均匀的一个声音电平模式。可替换地，期望的声音电平模式或声场变化模式可以是在其中某些收听位置具有减小的声音电平或基本上安静的一种声音电平模式或声场变化模式。可以采用多变量算法以选择针对每个扬声器105A-105D的不同相位和/或幅度调节值，使用复杂传递函数以确定在每个收听位置或声音测量位置处的预测输出。如果在该过程中获得了太多的候选解决方案，则随后可以收紧公差值，以便降低可能解决方案的数量。

可以测试候选解决方案以确定修改的声音电平模式是否横跨不同收听位置相对均匀，即，预测的声音输出处于在期望频率范围内横跨不同收听位置的所选公差内(假定目标是使声音电平横跨收听区域均匀)，如由步骤250所指示的。声场的平滑度或均匀性，无论是全局或处于选定的声音区内，可以例如通过观察在收听位置或声音测量点中的每个处的组合声音输出的标准偏差来评价。该过程将在不同收听位置或声音测量点中的每个处的预测声音输出彼此作比较，以查看声音输出是否处于所选公差内。如果否，则随后丢弃候选解决方案(步骤251)。否则，候选解决方案进行测试以查看预测声音输出是否在期望的频率范围内相对光滑，如由步骤255所示。如果否，则可以丢弃候选解决方案(步骤251)。可替换地，步骤250和255可以由如下步骤代替，即测试候选解决方案是否是提供声音电平模式或期望形状的声场变化的候选解决方案，并且从期望的形状偏离超过选定公差的那些候选解决方案可能被丢弃。

如果通过上述方法没有得到候选解决方案，则公差可能设置太紧。在这样的情况下，可以将公差增大，并且进行另一个尝试以识别候选解决方案。

为创建在规定收听区域内具体位置中的“相对安静区”，可以将错误加权函数应用到安静区中的测量点，以便降低该区内的声音输出。例如，可以在安静区内应用误差加权函数，以使得由集体声源产生的声音将在该区域内能够抑制例如10dB或20dB，同时保持相同的频率响应以及座椅到座椅的变化(seattoseatvariation)。在运行上述候选解决方案的情况下，加权函数的逆(inverse)，即+10dB或+20dB将被添加到在声音测量点处的测量值。然后，当对候选解决方案进行测试以确定预测的声音输出时，在“相对安静区”中的实际声音输出实际上将小了误差加权函数值。

在一个实施例中，可以采用收敛算法以通过单独干扰针对每个扬声器的相位和/或幅度，并且通过使用测量的传递函数预测在关注的频率内不同声音测量点处的声音输出，以识别候选解决方案。具体来说，可以采用退火算法以识别候选解决方案和并且收敛到最适合的候选上。退火算法具有更可能避免局部最小值并且反而识别构成全局最小变化的解决方案的益处。退火算法在本领域中是公知的，并且被使用在例如飞机中以便降噪。

如现在在步骤260所表示的，识别了来自候选组的解决方案的最佳结果。这可以被执行为分离步骤或作为用来识别候选解决方案的收敛算法的一部分。最佳候选可以是一个候选，即通过附加的全局均衡化可以适于实现声音电平和特征的期望模式。声音电平模式或声场形状和结构可以包括部分地通过利用组合破坏性和建设性干扰两者所创建的一般或基本均匀的频率响应的期望区。在一些情况下，来自候选组解决方案的最佳结果是这样的，其通过破坏性干扰减轻损失，并且尽可能在所有的扬声器或其他声音源上将负荷均匀，和/或降低在目标收听区域内的局部区中或在其中的全局的峰值和倾斜(dip)。

假定已确定了合适的解决方案，在下一个步骤270中，针对每个扬声器选择音频修改元件实施方式。因此，在图1的示例中，针对提供音频信号给扬声器105A-105D的音频修改元件131-134选择实施方式。各种不同类型的电子元件或滤波器可用于这一目的。例如，需要的均衡可以可选地结合适用于具体扬声器的延迟元件和/或增益调节，使用有限响应滤波器(FIR)、具有最小相位或非最小相位的无限脉冲响应(IIR)滤波器或其它类型滤波器的任何组合来实现。音频修改元件131-134分别应用针对根据先前运行的搜索算法来提供期望的声场的最佳解决方案而被确定的相位和/或幅度调节。在某些实施例中，仅幅度调节可以被使用，或仅相位调节可以被使用。

在下一个步骤280中，可以针对音频声音分配处理器125选择全局均衡特征。全局均衡共同调节被馈送到扬声器105A-105D的所有信号，以使得实际的声音电平模式或声场更好地匹配期望的声音模式或场。因为在每个收听位置处的声音电平由较早的过程选择，以在给定的公差内基本上相同(假设相对于在不同收听位置处的频率响应或音频电平中的一个变化的具有大致均匀或平均的频率响应或音频电平的声音区或区域被期望)，全局均衡不应改变如下事实，即相对声音电平应该在每个收听位置处保持大致相同。全局均衡特征可以被实现为音频声音分配处理器125内的单独分量。

图4示出根据如本文所公开的一个实施例的声音分配系统400的的优选实施方式。虽然图4的实施例类似于图1，其中其使用四个扬声器404A-404D，但是任何数量的两个或更多扬声器可以被使用。如图4所示，在该示例中声音分配系统400包含音频声音分配处理器425，其包括或者被耦合到音频源421，类似于参照图1先前描述的音频源121。音频源421将音频信号提供给均衡器415，其将全局均衡应用到最终以修改形式被馈送到每个扬声器405A-405D的音频信号422。

均衡器415的输出被提供到延迟元件431至434，所述延迟元件431至434可以应用于针对每个扬声器405A-405D被个性化的延迟调节。延迟级431-434的输出分别被提供给滤波器级441-444，所述延迟级431-434的输出中的每一个分别输出一组修改音频信号481-484中的一个给扬声器405A-405D。滤波器级441-444优选体现或包括非最小相移调节元件，尽管它们通常可以包含一个或多个低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、架滤波器、非最小相位组件或其它类型滤波器或元件。滤波器级441-444可以例如或以其它方式被实现为FIR或IIR滤波器。

为了本文的目的，在最小相移滤波器和非最小相移滤波器之间的差可被如下描述。最小相移滤波器一般由传递函数描述：

并且其不具有在右侧s平面中的零。在另一方面，如果滤波器的传递函数具有在右侧s平面中的零，则这将表现出非最小相位行为。用于非最小相移滤波器的相位响应的模数比拥有具有相同幅度响应的最小相位行为的滤波器的更大。

每个扬声器405A-405D从滤波器级441-444中的一个接收输出，并由此接收根据相位和/或增益修改的音频信号，以便有助于期望声音电平模式或声场。图5是概念图，其显示聚合修改扬声器输出如何在收听区域内每个收听位置M1-M4处组合，以根据一个示例产生在每个收听位置处的修改声场或频率响应。例如，在收听位置M1处，输出形成扬声器405A-405D结合，以使得根据所有扬声器输出的矢量和，它们的总聚合输出形成在收听位置M1处的组合传递函数。类似的效果在收听位置M2、M3和M4处发生，但在每种情况下取决于在具体收听位置处感知的每个扬声器输出的相对音频电平和特征。

当然，本文所公开的本发明不限于图4中所示的具体配置，并且将由本领域技术人员所理解的许多其他实施方式是可能的。

在一个或多个实施例中，扬声器105A-105D可以是低频驱动单元，并且由声音分配处理器提供的调节或修改可能实现横跨多个收听位置的平均低音响应。

在某些情况下，诸如当扬声器105A-105D位于汽车中时，听众可以例如通过调节衰减控制(其调节在前扬声器和后扬声器之间的相对音量)或平衡控制(其调节在右扬声器和左扬声器之间的相对音量)，对扬声器间的相对音量电平进行手动调节。通过衰减或平衡控制，对相对扬声器音量电平的手动调节可能影响通过声音分配处理器提供的声音分配。为调节在相对音量中的改变，有可能向不同电平的衰减和/或平衡提供针对音频修改元件131-134的不同参数。例如，不同的滤波器参数可以被提供在离散的衰减和/或平衡电平处。这样的参数可以被存储例如在声音分配处理器125内的查找表中，并且当进行手动衰减和/或平衡时，实时加载到音频修改元件131-134。可能存在针对不同衰减电平的查找表和针对不同平衡电平的查找表，或另外参数可以被组合到使用衰减和平衡电平两者作为选择输入的单个二维查找表中。

可以参考图6和图7解释被应用到具体收听区域的声音分配处理的示例。图6显示具有指定收听位置640A-D(也被指定为M1-M4)和在接近收听区域601的角落的指定位置处的扬声器605A-D的有界收听区域601的顶视图。在该示例中，可以是低频驱动器或超低音音箱的该组扬声器605A-D位于在收听区域601的各种固定位置处。所有的扬声器605A-D被平等地驱动，即，它们分别接收相同的音频源信号(无论是来自一个放大器或多个放大器)。值得注意的是，收听位置640A-D在整个房间中不必是对称的，虽然它们可能是；这是设计和实施方式选择的问题。在图6中还示出的是曲线图650、660、670和680，其针对每个位置M1-M4显示相应的频率响应曲线，所述相应的频率响应曲线针对每个位置描绘来自于所有位置的平均值或平均响应的响应差异。由此可以看出，例如，在大约45赫兹处，在四个位置之间的响应中存在至多15dB的变化。从提供均匀的收听体验而不管收听位置的观点出发，这通常是不期望的。

图7显示收听区域601、扬声器和收听位置的相同布置，但具有由利用在此先前描述技术的声音分配处理器725驱动的扬声器605A-D，并且更具体地已经配置以，在采用搜索算法或相关技术到达针对声音分配处理器725的合适参数之后，针对每个扬声器在关注的频率范围内(在该情况下，低于100赫兹)独立地应用增益和/或相位调节。声音分配处理器725从音频信号源721接收音频信号，并且随后使用音频修改组件731-734来通过例如针对每个扬声器605A-D独立地调节音频源信号的增益和/或相位从而分别地修改针对每个扬声器605A-D的独立的音频源信号的光谱特征。如前所述，声音分配处理器725还可以应用针对所有扬声器605A-D的全局均衡调节715。伴随的曲线图750、760、770、780分别对应于图6中的曲线图650、660、670、680，并显示来自平均响应的偏差由声音分配处理器725的行为而显著降低。因此根据本文描述原理的声音分配处理器725的操作可以用作通过音频处理并且无需要求扬声器位置变化的方式提供横跨不同收听位置的基本上均匀的声音电平。

根据本文所公开的一个或多个方面，声音分配系统包含在有界或半有界扬声器周围布置的多个扬声器，耦合到声音分配处理器的音频源，包含针对每个扬声器的个性化声音修改组件的所述声音分配处理器，其中相对于关注的具体频率范围或频带，声音修改组件独立地调节针对每个扬声器的传递函数，以获得在收听区域内的期望声音电平模式或声场变化。在一个或多个实施例中，声音修改组件被选择，以使得在多个收听位置的每个处，在选择公差内和在期望的频率范围内，声音电平基本上是相等的。在其他实施例中，声音修改组件被选择，以使得声音电平匹配横跨多个收听位置的期望频率范围内的期望的非均匀声音分配模式。

在一个方面，提供了这样的音频系统，其具有在期望的频率范围内在多个收听位置处具有最小可检测差异(在给定公差之内)的最大或最优功率输出的预限定扬声器位置。在另一个独立的方面中，提供了这样的音频系统，其具有实现最大或最优功率输出的预定扬声器位置，同时产生在期望的频率范围内在收听区域中期望的非均匀声音电平图案或声场可变性。

虽然已在此描述了本发明的优选实施例，但是许多变化是可能的，它们仍在本发明的概念和范围内。在阅读了说明书和附图之后，这样的变化对于本领域技术人员将变得清楚。因此，本发明不应被限制，除非处于任何所附权利要求的精神和范围之内。

Claims (37)

1.一种音频系统，其包含：

多个声学输出源，其被布置在有界或半有界收听区域中或周围；以及

声音分配处理器，其接收音频源信号，所述声音分配处理器包含多个音频修改元件；一个音频修改元件针对每个声学输出源，其可操作以通过应用针对每个声学输出源所调整的至少非最小相移调节来修改针对每个声学输出源的所述音频源信号，以创建在所述收听区域内或所述收听区域内的限定区内的规定频率范围内具有降低的变化或期望的声音模式的声场。

2.根据权利要求1所述的音频系统，其中每个音频修改元件包含一个或多个滤波器。

3.根据权利要求1所述的音频系统，其中每个音频修改元件包含针对所述声学输出源的定制延迟。

4.根据权利要求1所述的音频系统，其中一个或多个所述音频修改元件包含针对所述声学输出源的定制增益。

5.根据权利要求4所述的音频系统，进一步包含针对所述音频源信号的全局均衡调节。

6.根据权利要求2所述的音频系统，其中所述声音分配处理器减轻由来自所述声学输出源的声波输出的破坏性干扰所导致的功率损失。

7.根据权利要求1所述的音频系统，其中所述声学输出源包括低频驱动单元。

8.根据权利要求1所述的音频系统，其中所述音频修改元件经配置以主要在所述音频源信号的低频范围内操作。

9.根据权利要求1所述的音频系统，其中所述声音分配处理器创建在所述收听区域内的至少一个相对安静的区。

10.根据权利要求9所述的音频系统，其中所述相对安静的区具有相对于所述收听区域的其它部分中的音量的指定量降低。

11.根据权利要求1所述的音频系统，其中所述声音分配处理器创建在所述收听区域内的多个相对安静的区。

12.根据权利要求1所述的音频系统，其中所述声音分配处理器创建具有相对于所述收听区域的其它部分中的音量的指定量增加的所述收听区域内的区。

13.一种用于在音频系统中声音分配的方法，其包含：

接收音频源信号；

针对多个声学输出源中的每个，通过应用针对每个声学输出源所调整的至少非最小相移调节来独立地修改在规定频率范围内的所述音频源信号，以创建在收听区域内或收听区域内的限定区内的规定频率范围内具有降低的变化或期望声音模式的声场；以及

将所述修改的音频源信号传送给每个相应的声学输出源。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述音频源信号使用针对每个声学输出源定制的一个或多个滤波器来修改。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述音频源信号使用针对每个声学输出源调整的延迟来修改。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述音频源信号受到针对一个或多个所述声学输出源的定制增益电平的影响。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包含将全局均衡调节应用到针对所有所述声学输出源的所述音频源信号。

18.根据权利要求13所述的方法，其中针对每个所述声学输出源的所述音频源信号的增益和/或相位的独立修改减轻由来自所述声学输出源的声波的破坏性干扰所导致的功率损失。

19.根据权利要求13所述的方法，其中所述声学输出源包括低频驱动单元。

20.根据权利要求13所述的方法，其中所述音频源信号的增益和/或相位的修改主要在所述音频源信号的低频内执行。

21.根据权利要求13所述的方法，其中针对每个所述声学输出源的所述音频源信号的增益和/或相位的所述独立修改使得创建在所述收听区域内的至少一个相对安静区。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述相对安静的区具有相对于所述收听区域的其它部分中音量的指定量的降低。

23.根据权利要求13所述的方法，其中针对所述每个声学输出源的所述音频源信号的增益和/或相位的独立修改使得创建在所述收听区域内的多个相对安静区。

24.根据权利要求13所述的方法，其中针对每个所述声学输出源的所述音频源信号的增益和/或相位的所述独立修改使得创建具有相对于所述收听区域的其它部分中音量的指定量增加的所述收听区域内的区。

25.一种用于在具有在规定收听区域中或周围的多个声学输出源的音频系统中的声音修改的方法，包含：

表征针对每个所述声学输出源的声音传递函数；

采用退火算法来识别提供在规定频率范围内收听区域内的限定收听位置处的指定声音电平变化的参数；以及

持续地存储所述音频系统中的识别参数以便未来使用。

26.根据权利要求25所述的方法，进一步包含利用在所述音频系统中的所述识别参数来修改音频源信号，并且实现在所述收听区域内的所述指定声音电平变化。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述识别参数被应用以独立调节针对每个所述声学输出源的所述音频源信号的增益和/或相位。

28.根据权利要求27所述的方法，进一步包含使用针对每个声学输出源的一个或多个定制滤波器来独立修改针对该声学输出源的所述音频源信号。

29.根据权利要求25所述的方法，其中所述退火算法包含：

选择针对每个声学输出源的候选声音修改参数；

应用所述声音修改参数以确定在所述收听区域内的所述限定收听位置处的声音输出电平；以及

确定在所述不同收听位置之间的声音输出电平的变化。

30.根据权利要求29所述的方法，进一步包含确定声音输出中的所述变化是否处于指定公差内。

31.根据权利要求29所述的方法，其中所述声音修改参数包含与每个声学输出源相关联的定制增益。

32.根据权利要求29所述的方法，其中所述声音修改参数包括与每个声学输出源相关联的定制延迟和非最小相移。

33.一种音频系统，包含：

多个声学输出源，其被布置在收听区域中或周围；以及

声音分配处理器，其接收音频源信号，所述声音分配处理器包括多个音频修改元件，一个音频修改元件针对每个声学输出源，在规定的频率范围内应用针对每个声学输出源的所述音频源信号的至少非最小相移，以创建在所述收听区域内的基本上均匀的频率响应的区，同时减轻由于来自所述声学输出源的声波输出的破坏性干扰所导致的功率损失。

34.根据权利要求33所述的音频系统，其中每个音频修改元件包含一个或多个无限脉冲响应滤波器，即IIR滤波器。

35.根据权利要求34所述的音频系统，其中每个音频修改元件包含在所述规定频率范围内针对所述声学输出源调整的延迟。

36.根据权利要求34所述的音频系统，其中一个或多个所述音频修改元件包含被调整为所述声学输出源的专用增益级。

37.根据权利要求36所述的音频系统，进一步包含被应用到所有所述声学输出源的所述音频源信号的全局均衡调节。