CN112652319A - 用于在房间中产生混响的声学增强设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于在房间(100)中产生混响的声学增强设备(1)，包括：麦克风(2)，其被配置为捕获表示在所述房间(100)中存在的输入声音的模拟输入信号(S1)；控制单元(3)，其连接到所述麦克风(2)以接收所述模拟输入信号(S1)，被配置为生成数字信号(SD1)并且实时处理所述数字信号(SD1)以生成数字输出信号(SD2)；扩散器(4)，其连接到所述控制单元(3)并且被配置为基于所述数字输出信号(SD2)在所述房间(100)中发出第二声音(41)，其中，所述控制单元(3)被配置成以使所述第二声音(41)在所述房间(100)中产生预定混响效果的方式处理所述数字信号(SD1)。

Description

用于在房间中产生混响的声学增强设备
技术领域
本发明涉及一种用于在房间中产生混响的声学增强设备和方法。
背景技术
本发明涉及用于修改房间声学特性的声学增强领域。在该领域的现有技术中已知的是这样的系统，该系统被设计成在房间(例如，家庭)中通过产生任意混响效果来模拟另一房间(例如，较大的房间或礼堂)的环境声学特性。这些系统包括：多个麦克风，其捕获房间中存在的声音并将声音传送到控制单元；以及多个扬声器，其连接到所述控制单元以便在房间中重新引入与麦克风捕获的声音相比其属性已被改性的声音，并且所述多个扬声器例如产生任意混响效果。控制单元被编程有通过引入混响效果来改变声音的算法或功能。这些系统的示例在以下专利文献中进行了描述：US5729A613、US5862233、US7233673B1、US5109A419A、US9A368101B1、JP2006245670A、US6072879A、JP2007047307A。
在现有技术的系统中，麦克风必须靠近房间中存在的声源但远离扬声器放置，以便捕获房间中的声音但尽可能少地受到扬声器声音的影响：实际上，将麦克风靠近扬声器放置将导致所谓的拉森(Larsen)效应(或声反馈效应)，由此麦克风接收来自扬声器的声音并将声音反馈回同一扬声器，创建产生不想要的尖锐嘶嘶声的闭环。然而，远离扬声器放置麦克风使得现有技术的系统非常复杂：这些系统包括将每个麦克风与主控制单元连接并且将主控制单元与每个扬声器连接的多个线束。这意味着系统的制造、安装和维护都很复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于在房间中产生混响的声学增强设备和方法，以克服现有技术的至少一个上述缺点。
该目的通过如所附权利要求书所表征的本公开的设备和方法完全实现。
根据本发明的一个方面，本公开涉及一种用于房间的声学增强设备。声学增强(或声学表征)是指对于房间的声学属性进行修改以模拟具有不同结构和/或尺寸的房间的声学属性。通常，房间的特征在于特定的基本混响，这取决于其尺寸和形状以及制成其壁的材料；本公开的设备被配置为产生与房间的基本混响不同的混响，以便模拟不同房间(例如，教堂或礼堂)的声学性质。
所述设备包括(至少一个)麦克风，其被配置为捕获模拟输入信号，该信号表示房间中存在的(输入)声音。输入声音包括由声源产生的第一声音。
声源可以是例如人、动物或电子装置(设有扬声器)。电子装置可以在设备的外部或内部。电子装置可以包括例如被配置为播放音频文件的多媒体播放器。音频文件可以驻留在电子装置本身内部、存储在存储器中、和/或电子装置外部、存储于多媒体播放器(例如，经由互联网或蓝牙)所连接的远程数据库中。
第一声音还可以包括由两个或更多个声源(例如，人和电子装置)产生的声音。
优选地，声源位于房间中。
设备包括控制单元。控制单元连接到麦克风以接收模拟输入信号。优选地，控制单元被配置为生成表示模拟输入信号的数字信号；更具体地，所述控制单元包括被配置成接收模拟输入信号并生成数字信号的模数转换器。在一个实施例中，模数转换器可以包括在设备中但在控制单元外部。
因此，控制单元被配置成处理数字信号以产生数字输出信号。优选地，控制单元实时地处理数字信号。装置还包括数模转换器(集成在控制单元中或其外部)，其被配置为基于数字输出信号生成模拟输出信号。
此外，在一个实施例中，控制单元可以直接对模拟信号执行处理。
设备包括(至少一个)扩散器(或扬声器)，其连接到控制单元并且被配置为基于数字输出信号在房间中发出第二声音。扩散器接收来自控制单元的模拟输出信号。控制单元被配置成以使第二声音在房间中产生预定混响效果的方式处理数字信号。
术语“声源”用于表示旨在产生声音并且与设备的扩散器分离且不同的任何对象或主体。因此，扩散器构成除了产生第一声音的声源之外的另一声源。
控制单元还被配置为实时地对数字信号进行滤波，以将第二声音从所生成的数字输出信号(因此从所产生的模拟输出信号)中排除。因此，麦克风捕获既包括由声源产生的第一声音又包括由扩散器发出的第二声音的声音，并且向控制单元发送表示第一声音和第二声音两者的数字信号；控制单元以使得产生从中已经消除了第二声音的数字输出信号(因此是模拟输出信号)的方式对数字信号进行滤波。这防止了拉森效应，因为由扩散器发出的声音虽然被麦克风捕获，但是没有递归地反馈到扩散器而是通过控制单元被过滤。同时，该方案允许扩散器和麦克风自由地定位在房间中的任何地方，而不必将其分开很远以防止拉森效应。
更具体地，控制单元限定(或包括)利用噪声消除算法编程的滤波模块。噪声消除算法可以是在以下现有技术文献中描述的算法之一：
-Vedansh Thakkar，“使用最小均方算法的噪声消除(Noise Cancellation usingLeast Mean Square Algorithm)”，IOSR电子与通信工程杂志(IOSR-JECE)e-ISSN：2278-2834，p-ISSN：2277-8735，第12卷，第5期，第一版(2017年9月-10月)，PP 64-75；
-“针对用户可实施的售后市场ANC系统的主动噪声控制算法的综述(Review ofactive noise control algorithms towards a user-implementable aftermarket ANCsystem)”，罗切斯特大学电气与计算机工程系；“使用自适应算法的噪声消除(Noisecancellation using adaptive algorithms)”，第2卷，第3期，2012年5月至6月，pp-79A2-79A5 ISSN：2249A-6645，Jashvir Chhikara，Jagbir Singh。
滤波模块被配置为接收(由控制单元处理的)数字信号和数字输出信号作为输入，并且根据数字输出信号来处理数字信号，以从数字信号中消除第二声音的贡献。实际上，数字信号既包括第一声音的贡献又包括第二声音的贡献；数字输出信号表示第二声音；因此，滤波模块通过数字输出信号实时地接收关于第二声音的指示，并且以使第二声音的贡献消除的方式对于数字信号进行处理。
优选地，设备包括壳体(或外壳)。麦克风和扩散器(两者)与壳体相关联。“关联”是指麦克风和扩散器被固定到壳体的壁上和/或被包含在壳体中。
控制单元优选地包含在壳体中。麦克风和扩散器可以在壳体上靠近地放置在一起(例如，彼此相距小于1米，或者小于50cm或者小于30cm)。特别地，壳体包括第一面。第一面可具有预定取向。壳体成形为盒子；优选地，壳体成形为平行六面体。优选地，第一面具有平面形状。优选地，麦克风和扩散器都布置在壳体的第一面上。优选地，麦克风和扩散器有相同的第一取向。所述取向可以垂直于第一面。因此，麦克风可以检测来自位于房间中的源的声音，并且扩散器可以以相同的方向朝向相同的房间发出声音。以这种方式，声音检测的质量以及声音扩散的质量被优化。
优选地，设备被配置成附接在壁(具体地，竖直壁)上。设备被配置成在距离地板和/或天花板一定距离处附接在墙壁上。特别地，壳体包括与第一面相对的第二面，并且在第二面上还包括配置成将设备附接到壁的附接系统。因此，在操作中，第一面朝向房间。麦克风和扩散器沿着其取向的第一取向与壁相反，换句话说，第一取向从壳体的第一面垂直于所述第一面延伸。
(由声源发射的)第一声音具有第一混响时间值，而由扩散器发出的第二声音具有不同于第一值的第二混响时间值以产生预定的混响效果。混响时间是指声音下降到低于原始声音60dB所花费的时间。
更具体地，在一个实施例中，第二混响时间值大于第一混响时间值(以模拟其中声音由于墙壁较远而花费较长时间从墙壁反弹回来的较大房间)。
控制单元限定混响模块。混响模块被配置成接收数字信号并产生混响。在一个实施例中，混响模块被配置成在生成数字输出信号时引入预定时间延迟(即，相位位移)。因此，在一个实施例中，数字输出信号对应于在时间延迟之后(如果需要，具有强度衰减)实时再现的数字信号。在一个实施例中，控制单元被配置成从多个可用选项中选择时间延迟。
在一个实施例中，混响模块被配置为根据混响函数处理数字信号以修改其波形。应当注意，混响模块可以被配置成既引入时间延迟又修改数字信号的波形。
混响函数(或算法)可以是在以下文献中描述的类型之一：US5862233、US5729A613、US7233673B1。
在一个实施例中，控制单元被配置成从多个混响函数中选择混响函数。在一个实施例中，控制单元自动地选择混响函数(或算法)；选择可以基于用户做出的选择或者基于存储在控制单元中的任意标准，或者可以是控制单元做出的随机选择。
在一个实施例中，设备包括被配置为允许用户从多个可用选项中选择声学效果(或声音效果)的接口。例如，可用的选项可以包括模拟教堂的声学性质的“教堂”效果和模拟体育场的声学性质的“体育场”效果。控制单元可以访问包括多个参考数据集的存储器，其中每个数据集对应于各自的声学效果；例如，参考数据集可以包括用于修改信号的混响函数和/或用于延迟信号的时间延迟。控制单元被配置成从多个参考数据集中选择与用户选择的声学效果相对应的参考数据集，以便设置预定混响效果。
在一个实施例中，设备(或控制单元)包括缓冲器；缓冲器被配置为临时存储通过数字信号传输的数据和/或减慢数据的流动。因此，缓冲器被配置为临时存储数字信号。缓冲器可以通过硬件或软件来实现。
本公开还提供了一种用于在房间中产生混响的声学增强系统。该系统包括根据本公开的一个或多个方面的多个设备。所述多个设备中的每个设备被放置在所述房间中的相应位置处；每个设备的控制单元被配置为修改相应的输入信号以生成相应的预定混响效果。例如，每个设备可被设置成根据其在房间中和/或相对于其他设备的相应位置而生成不同的混响效果。
在一个实施例中，所述系统包括界定房间的至少一个壁(具体地，竖直壁)，其中所述多个设备中的设备附接到所述至少一个壁。特别地，每个设备具有与所述至少一个壁相对布置的第一面，其中麦克风和扩散器布置在所述第一面上。优选地，所述设备在距地面预定距离处附接在所述至少一个壁上。优选地，对于所述多个设备中的所有设备，所述预定距离是相同的。优选地，所述预定距离在1米和3米之间(更优选地在1.50米和2米之间)。以这种方式，麦克风和扩散器被定位在与房间中站立(或坐)的人的脸大致相同的高度处，使得混响效果是非常真实的。优选地，所述设备在距天花板一定距离处附接在所述至少一个壁上。
应当注意，根据本公开的系统的特征在于相当简单的构造。实际上，该系统包括不需要彼此互连的多个设备：每个设备包括各自的麦克风、各自的控制单元和各自的扩散器；由多个设备的扩散器发出的第二声音共同在房间中产生总体混响效果(无需连接到所有麦克风和所有扩散器的主控制单元)。
本公开还提供了一种用于在房间中产生混响的声学增强方法。该方法优选地通过声学增强设备(或系统)来实现。所述设备(或系统)可包括本公开中所描述的特征中的一个或多个特征。
所述方法包括在控制单元中接收模拟输入信号的步骤。模拟输入信号表示房间中存在的输入声音；输入声音包括由设备外部并且位于房间中的声源产生的第一声音。
所述方法包括生成表示模拟输入信号的数字信号的步骤。
所述方法包括在控制单元中实时处理数字信号以生成表示第二声音的数字输出信号的步骤。在处理步骤中，控制单元以使第二声音在房间中产生预定混响效果的方式处理数字信号。因此，输入声音也包括第二声音。所述方法还包括将数字输出信号转换成模拟输出信号的步骤。
所述方法(具体地，处理步骤)包括实时地对数字信号进行滤波以从所生成的数字输出信号中排除第二声音的步骤。滤波步骤包括根据数字输出信号来处理数字信号以从数字信号消除第二声音的贡献的步骤。该处理步骤由利用噪声消除算法编程的滤波模块执行。
第一声音具有第一混响时间值，并且由扩散器发出的第二声音具有与第一值不同的第二混响时间值(在一个实施例中，大于第一值)，以产生预定的混响效果。
在一个实施例中，该方法(具体地，处理步骤)包括对数字信号进行混响以在房间中产生预定混响效果的步骤。在一个实施例中，混响步骤包括在生成数字输出信号时引入预定时间延迟的子步骤。更具体地，在一个实施例中，混响步骤包括再现经过时间延迟的数字信号(如果需要，具有强度衰减)。
在一个实施例中，混响步骤包括根据混响函数处理数字信号以修改其波形。在一个实施例中，所述方法包括从多个混响函数中选择混响函数的步骤。
可替换地或组合地，混响步骤可以包括引入时间延迟的子步骤和/或处理信号以修改其波形的子步骤。
在一个实施例中，所述方法包括用户从多个可用选项中选择声学效果的步骤。因此，所述方法包括以下步骤：查询包括多个参考数据集的存储器(或数据库)，以检索与用户选择的声学效果相对应的参考数据集，其中每个数据集对应于相应的声学效果。在混响步骤中，混响函数和/或预定时间延迟由参考数据集确定。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其存储包括操作指令的计算机程序，所述操作指令被配置成执行根据本公开的一个或多个方面的方法的步骤(具体地，当在根据本公开的一种或多种方面的设备的控制单元中执行时)。
附图说明
从以下通过附图中的非限制性示例示出的优选实施例的描述中，这些和其它特征将变得更加明显，其中：
图1A、图1B、图1C和图1D示意性地示出了根据本公开的一个或多个方面的声学增强设备；
图2A和图2B示出了根据各个实施例的图1A的设备的控制单元；
图3以透视图示出了图1A所示的设备；
图4示出了包括根据图1A的多个设备的声学增强系统。
具体实施方式
参考本公开，数字1表示用于在房间100中产生混响的声学增强设备。
设备1包括麦克风2。麦克风2被配置为捕获模拟输入信号S1，模拟输入信号S1表示房间100中存在的输入声音。输入声音包括由位于房间100中的声源5产生的第一声音51。
声源5可以包括存在于房间100中的人；声源5可以包括存在于房间100中的电子装置(设置有扬声器)。更具体地，电子装置可以包括(或连接到)被配置成读取音频文件的多媒体播放器；电子装置可以包括(或连接到)被配置成调谐到无线电频道中的无线电接收器。在这些实施例中，电子装置被配置为基于由多媒体播放器读取的音频文件和/或由无线电接收器接收的信号来发出第一声音51。
应当注意，声源5和设备1都优选地位于房间100中。
设备1包括(或限定)控制单元3。控制单元3连接到麦克风2以接收模拟输入信号S1。
控制单元3被配置成生成模拟输出信号S2。
设备1包括扩散器4。扩散器4连接到控制单元3以接收模拟输出信号S2。扩散器4被配置为基于数字输出信号S2在房间100中发出第二声音41。(由麦克风2接收的)输入声音包括第一声音51和第二声音41两者。
优选地，设备1包括被配置成附接在壁上的壳体。扩散器4和麦克风2被集成在壳体中。特别地，壳体大致成形为平行六面体，其具有第一面和与第一面相对的第二面；第二面被配置为附接在房间的壁上；第一面面向房间。扩散器4和麦克风2布置在第一面上，使得它们都指向房间。
优选地，第一面垂直地(平行于壁)定向；优选的是，第二面也垂直地(平行于壁)定向。第一(和/或第二)面具有在垂直方向上限定的高度和在垂直于垂直方向的水平方向上限定的宽度；优选地，高度小于宽度的两倍或三倍。此外，壳体具有垂直于第一面和第二面的深度，该深度优选小于宽度的一半。
在一个实施例中，设备1包括第一扩散器4A和第二扩散器4B；第一扩散器4A被配置成以高频发出声音，而第二扩散器4B被配置成以低频发出声音(或反之亦然)。关于扩散器4所公开的内容在作必要修改后适用于第一扩散器4A和第二扩散器4B。特别地，第一扩散器4A和第二扩散器4B都布置在壳体的第一面上。在所示实施例中，麦克风2的直径小于第一扩散器4A和第二扩散器4B的直径；第一扩散器4A位于与麦克风2相同的高度处，而第二扩散器4B位于第一扩散器4A和麦克风2下方。
控制单元3包括模数转换器(或采样单元)9A，其被配置为接收模拟输入信号S1并将模拟输入信号S1数字化以产生数字输入信号SD1。
设备1包括数模转换器9B，其被配置为接收数字输出信号SD2并且从其生成模拟输出信号S2。优选地，数模转换器9B集成在控制单元3中。然而，需要说明的是，在一个实施例中，数模转换器9B可以集成在扩散器4中；在该实施例中，控制单元3将数字输出信号SD2发送到扩散器4，而由扩散器4本身转换为模拟输出信号S2。
控制单元3包括(或限定)滤波模块6。控制单元包括(或限定)混响模块7。滤波模块6可以连接在混响模块7的上游或下游。
在一个实施例中，滤波模块6连接到模数转换器9A(或连接到缓冲器)以接收数字输入信号SD1。此外，滤波模块6被配置为接收数字输出信号SD2(或表示数字输出信号SD2的信息项)。滤波模块6被配置为根据数字输出信号SD2来处理数字输入信号SD1，以从数字输入信号SD1中消除第二声音41的贡献。实际上，数字输入信号SD1包括表示第一声音51的第一分量和表示第二声音41的第二分量；数字输出信号SD2表示第二声音41。因此，滤波模块6被配置为使用噪声消除算法从数字输入信号SD1中消除第二分量，该噪声消除算法根据数字输出信号SD2来处理数字输入信号SD1。因此，滤波模块6被配置为生成滤波后数字信号SD3，滤波后数字信号SD3表示数字输入信号SD1的第一分量。在该实施例中，混响模块7连接到滤波模块6，以接收来自滤波模块6的滤波后数字信号SD3。混响模块7被配置成生成数字输出信号SD2，其中数字输出信号SD2使得第二声音在房间100中产生预定的混响效果。更具体地，混响模块7被配置为将预定时间延迟引入滤波后数字信号SD3中，和/或根据混响函数处理滤波后数字信号SD3以修改其波形。在该实施例中，混响模块7连接到数模转换器9B，以将数字输出信号SD2发送到数模转换器9B。
在一个实施例中，混响模块7连接到模数转换器9A(或连接到缓冲器)以接收数字输入信号SD1。混响模块7被配置为将预定时间延迟引入数字输入信号SD1中，和/或根据混响函数处理数字输出信号SD1以修改其波形。因此，滤波模块7被配置成生成经混响的数字信号SD4；经混响的数字信号SD4例如产生预定混响效果，并且包括表示第一声音51的第一分量和表示第二声音41的第二分量。在该实施例中，滤波模块6连接到混响模块7以从混响模块7接收经混响的数字信号SD4；并且滤波模块被配置为接收数字输出信号SD2(或表示数字输出信号SD2的信息项)。因此，滤波模块6被配置成使用噪声消除算法从经混响的数字信号SD4中消除第二分量，该噪声消除算法根据数字输出信号SD2来处理经混响的数字信号SD4。因此，滤波模块6被配置成生成数字输出信号SD2，其表示经混响的数字信号SD4的第一分量。在该实施例中，滤波模块6连接到数模转换器9B，以将数字输出信号SD2发送到数模转换器9B。
因此，控制单元3被配置为不仅用于滤波而且用于混响(数字)信号；可以在混响之前或之后无区别地执行滤波。通过滤波模块6，控制单元3能够区分由声源5产生的第一声音51和由扩散器产生的第二声音41；通过混响模块7，控制单元3能够产生预定的混响效果(即，以修改由扩散器4发出的第二声音41的混响时间的方式处理数字信号)。
优选地，设备1包括盒形主体8。麦克风2、控制单元3和扩散器4与盒形主体8相关联(或包含在盒形主体8内)。
在声源5包括设置有扬声器的电子装置的情况下，其中扬声器被配置为发出第一声音，该电子装置可以形成设备1的一部分并且被集成在盒形主体8中。限定声源5的电子装置的扬声器优选地不同于设备1的扩散器4。
优选地，设备1包括缓冲器，其被配置为临时存储通过数字信号传输的数据。优选地，缓冲器集成在控制单元3中。
更具体地，在滤波模块6位于混响模块7的上游的实施例中，缓冲器可以位于模数转换器9A和滤波模块6之间，以临时存储通过数字输入信号SD1传输的数据；缓冲器也可以位于滤波模块6和混响模块7之间，以临时存储通过滤波后数字信号SD3传输的数据。
在滤波模块6位于混响模块7的下游的实施例中，缓冲器可以位于模数转换器9A和混响模块7之间，以临时存储通过数字输入信号SD1传输的数据；缓冲器也可以位于混响模块7和滤波模块6之间，以临时存储通过经混响的数字信号SD4传输的数据。
在一个实施例中，设备1包括接口(与盒形主体8相关联或与其分离)，该接口被配置成允许用户从多个可用选项中选择声学效果。控制单元3连接到接口并且被配置成根据用户做出的选择来选择混响函数和/或预定时间延迟。
在一个实施例中，控制单元3还可被配置为接收由音频源12产生的音频输入信号SA。音频输入信号SA是指由音频源12发送到处理器3而不经过麦克风2的信号。音频信号SA可以是模拟信号或数字信号。
音频源12可以连接到设备1；实际上，设备1可以设置有音频输入端口11以接收音频输入信号SA并将其发送到处理器3。
音频源12可以在设备1的内部。更具体地，设备1可以包括具有驻留文件的音频播放器、FM接收器、蓝牙接收器和/或Wi-Fi接收器。
控制单元3被配置为对音频输入信号SA执行参考模拟输入信号S1(或数字输入信号SD1)描述的一个或多个操作。更具体地，控制单元3可以被配置为以与模拟输入信号S1或数字输入信号SD1相同的方式来处理音频输入信号SA。更具体地，控制单元3可被配置为使音频输入信号SA混响以生成被发送到扩散器4的输出信号SD2；在该上下文中，控制单元3还可被配置为使音频输入信号SA(如果其是模拟信号)数字化，并且如果必要，还对音频输入信号SA进行滤波。
因此，除了表示输入声音的信号(即贡献)之外，模拟输入信号S1或数字输入信号SD1还可以包括音频输入信号SA。
本发明还提供一种声学增强系统10，其包括多个声学增强设备1A、1B、1C、1D。每个设备1A、1B、1C、1D是上述类型的设备1。
更具体地，每个设备1A、1B、1C、1D包括各自的麦克风2A、2B、2C、2D，各自的控制单元和各自的扩散器4A、4B、4C、4D。扩散器4A、4B、4C、4D发出各自的第二声音41A、41B、41C、41D，每个第二声音具有各自的预定混响效果。设备1A的麦克风2A捕获第二声音41A、41B、41C、41D和第一声音51；设备1A的控制单元对设备1A发出的第二声音42A进行滤波。类似地，设备1B、1C、1D的麦克风2B、2C、2D捕获第二声音41A、41B、41C、41D和第一声音51；设备1B的控制单元对设备1B发出的第二声音41B滤波；设备1C的控制单元对设备1C发出的第三声音41C进行滤波；设备1D的控制单元对设备1D发出的第二声音41D进行滤波。
系统10在房间100中生成由设备1A、1B、1C和1D发出的第二声音41A、41B、41C、41D确定的总混响效果(因此由设备1A、1B、1C和1D产生的混响效果)。每个设备1A、1B、1C、1D根据其在房间100中的空间位置产生相应的混响效果。
本公开还涉及一种用于在房间100中产生混响的声学增强方法。该方法优选地通过声学增强设备1(或包括多个声学增强设备1A、1B、1C、1D的声学增强系统10)来实现。
该方法包括通过麦克风2捕获房间100中存在的输入声音的步骤。输入声音包括由位于设备1外部和房间100内部的声源5产生的第一声音51。
该方法包括在控制单元3中接收模拟输入信号S1的步骤。该方法包括在控制单元3中实时处理模拟输入信号S1以生成模拟输出信号S2的步骤。模拟输出信号S2表示第二声音41。
该方法包括在房间100中发出第二声音41以产生预定混响效果的步骤；第二声音41由连接到控制单元3以接收模拟输出信号S2的扩散器4发出。
该方法(即，处理步骤)包括通过模数转换器9A使模拟输入信号S1数字化以产生数字输入信号SD1的步骤。数字输入信号SD1包括表示第一声音51的第一分量和表示第二声音41的第二分量。
在一个实施例中，该方法(即，处理步骤)包括在滤波模块6中接收数字输入信号SD1的步骤和通过滤波模块6实时地对数字输入信号SD1进行滤波以产生滤波后的数字信号SD3的步骤；滤波模块6接收数字输出信号SD2，并从数字输入信号SD1中消除表示第二声音41的第二分量。在该实施例中，该方法(即，处理步骤)包括在混响模块7中接收滤波后的数字信号SD3的步骤和对滤波后数字信号SD3进行混响以生成数字输出信号SD2的步骤；混响步骤使得由扩散器4发出的第二声音41具有第二混响时间值，该第二混响时间值与第一声音51的第一值不同；这样，第二声音41在房间100中产生预定的混响效果。更具体地，混响步骤可以包括将预定时间延迟引入到滤波后的数字信号SD3中，和/或根据混响函数处理滤波后的数字信号SD3以修改其波形。
在一个实施例中，该方法(即，处理步骤)包括在混响模块7中接收数字输入信号SD1的步骤和对数字输入信号SD1进行混响以生成经混响的数字信号SD4的步骤。更具体地，混响的步骤可以包括将预定时间延迟引入经混响的数字信号SD4中，和/或根据混响函数处理经混响的数字信号SD4以修改其波形。经混响的数字信号SD4(与数字输入信号SD1和模拟输入信号S1一样)包括表示第一声音51的第一分量和表示第二声音41的第二分量。在该实施例中，方法包括在滤波模块6中接收经混响的数字信号SD4的步骤，以及通过滤波模块6对经混响的数字信号SD4进行滤波的滤波步骤。滤波模块6还实时地接收数字输出信号SD2，并且根据数字输出信号SD2来处理经混响的数字信号SD4，以消除经混响的数字信号SD4的第二分量。因此，在该实施例中，滤波模块6产生数字输出信号SD2作为其输出。数字输出信号SD2由数模转换器9B转换成模拟输出信号S2，该模拟输出信号S2被发送到扩散器4。
因此，应注意，滤波步骤可在混响步骤之前或之后。

Claims (16)

1.一种用于在房间中产生混响的声学增强设备，该设备包括：
-麦克风，其被配置为捕获表示所述房间中存在的输入声音的模拟输入信号，所述输入声音包括由位于所述房间中的声源产生的第一声音；
-控制单元，其连接到所述麦克风以接收所述模拟输入信号，所述控制单元被配置为生成表示所述模拟输入信号的数字信号，并且被编程为实时处理所述数字信号以生成数字输出信号；
-扩散器，其连接到所述控制单元并且被配置为基于所述数字输出信号在所述房间中发出第二声音，
其中，所述控制单元被配置成以使所述第二声音在所述房间中产生预定混响效果的方式处理所述数字信号，
其特征在于，所述控制单元被配置为实时地对所述数字信号进行滤波以从所生成的数字输出信号中排除所述第二声音。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元限定滤波模块，该滤波模块被编程为具有噪声消除算法，并且被配置为接收作为输入的所述数字信号和所述数字输出信号并且根据所述数字输出信号来处理所述数字信号，以从所述数字信号中消除所述第二声音的贡献。
3.根据权利要求1或2所述的设备，所述声学增强设备包括壳体，其中，所述麦克风和所述扩散器都与所述壳体相关联。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述壳体包括具有预定取向的第一面，并且其中，所述麦克风和所述扩散器都布置在所述壳体的所述第一面上。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述第一声音具有第一混响时间值，并且由所述扩散器发出的第二声音具有不同于第一值的第二混响时间值，以产生预定混响效果。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第二混响时间值大于所述第一混响时间值。
7.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述控制单元限定混响模块，所述混响模块被配置为在生成所述数字输出信号时引入预定时间延迟。
8.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述控制单元限定混响模块，所述混响模块被配置为根据混响函数处理所述数字信号以修改其波形。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述控制单元被配置成从多个混响函数中选择混响函数。
10.根据权利要求1或2所述的设备，所述声学增强设备包括被配置为允许用户从多个可用选项中选择声学效果的接口，其中，所述控制单元能够对包括多个参考数据集的存储器进行访问，其中，每个数据集对应于相应的声学效果，并且其中，所述控制单元被配置成从所述多个参考数据集中选择与用户选择的声学效果相对应的参考数据集。
11.根据权利要求1或2所述的设备，所述声学增强设备包括缓冲器，所述缓冲器被配置为临时存储通过所述数字信号传输的数据和/或减慢数据的流动。
12.一种用于在房间中产生混响的声学增强系统，该系统包括多个根据权利要求1或2所述的设备，其中，多个设备中的每个设备位于所述房间内的相应位置处，并且其中，每个设备的控制单元被配置为修改相应的输入信号以生成相应的预定混响效果。
13.一种用于通过声学增强设备在房间中产生混响的声学增强方法，该方法包括以下步骤：
-在控制单元中接收模拟输入信号，其中，所述模拟输入信号表示所述房间中存在的输入声音，所述输入声音包括由位于所述房间中的声源产生的第一声音；
-生成表示所述模拟输入信号的数字信号；
-在所述控制单元中实时处理所述数字信号以生成表示第二声音的数字输出信号；
其中，在处理步骤中，所述控制单元以使所述第二声音在所述房间中产生预定混响效果的方式处理所述数字信号，
其特征在于，所述方法还包括以下步骤：实时地对所述数字信号进行滤波以从所生成的数字输出信号中排除所述第二声音。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，滤波步骤包括借助于利用噪声消除算法编程的滤波模块，根据所述数字输出信号来处理所述数字信号，以从所述数字信号中消除所述第二声音的贡献。
15.根据权利要求13或14所述的方法，所述方法包括对所述数字信号进行混响以在所述房间中产生所述预定混响效果的步骤，混响步骤包括下列子步骤中的一个或多个：
-在生成所述数字输出信号时引入预定时间延迟；
-根据混响函数处理所述数字信号以修改其波形。
16.一种计算机可读存储介质，其存储包括操作指令的计算机程序，所述操作指令被配置为当在根据权利要求1所述的设备的控制单元中执行时，执行根据权利要求13所述的方法的步骤。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115175064A (zh) 2017-10-17 2022-10-11 奇跃公司 混合现实空间音频
IL276510B2 (en) 2018-02-15 2024-02-01 Magic Leap Inc Virtual reverberation in mixed reality
EP4049466A4 (en) * 2019-10-25 2022-12-28 Magic Leap, Inc. REVERBER FOOTPRINT ESTIMATION

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5109419A (en) 1990-05-18 1992-04-28 Lexicon, Inc. Electroacoustic system
JPH07506908A (ja) 1992-05-20 1995-07-27 インダストリアル　リサーチ　リミテッド 広帯域残響支援システム
US5303300A (en) * 1992-06-29 1994-04-12 Donald Eckstein Security door phone device
USRE39189E1 (en) 1993-10-15 2006-07-18 Industrial Research Limited Reverberators for use in wide band assisted reverberation systems
JP2956642B2 (ja) * 1996-06-17 1999-10-04 ヤマハ株式会社 音場制御ユニットおよび音場制御装置
AU3541799A (en) 1998-04-23 1999-11-08 Industrial Research Limited An in-line early reflection enhancement system for enhancing acoustics
CA2342746A1 (en) * 2000-04-10 2001-10-10 David Chu Sound speaker system
FR2817648B1 (fr) * 2000-12-04 2005-02-18 Xavier Jacques Marie Meynial Reflecteur sonore actif
JP4734714B2 (ja) * 2000-12-22 2011-07-27 ヤマハ株式会社 収音再生方法およびその装置
JP4428257B2 (ja) * 2005-02-28 2010-03-10 ヤマハ株式会社 適応型音場支援装置
JP2007047307A (ja) * 2005-08-08 2007-02-22 D & M Holdings Inc 効果音生成装置
US9368101B1 (en) 2012-10-19 2016-06-14 Meyer Sound Laboratories, Incorporated Dynamic acoustic control system and method for hospitality spaces

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