CN116783903A - 用于确定声场的方法 - Google Patents

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CN116783903A CN202180091488.1A CN202180091488A CN116783903A CN 116783903 A CN116783903 A CN 116783903A CN 202180091488 A CN202180091488 A CN 202180091488A CN 116783903 A CN116783903 A CN 116783903A
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Abstract

一种用于确定封闭空间中或封闭空间内的目标位置(TP)处的声场的方法，该方法包括以下步骤：在封闭空间内的至少一个测量位置或封闭空间内的单个测量位置处执行声学测量，以获得临时值集；基于临时值集估算表面阻抗作为描述封闭空间的第一参数；基于第一参数确定封闭空间的模型；以及基于封闭空间的模型估算整个封闭空间的声场，该声场描述封闭空间内多个位置的声音特性。

Description

用于确定声场的方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种用于确定封闭空间中或封闭空间内的目标位置处的声场的方法。另一个实施例涉及对应的确定器。其他实施例涉及用于执行该方法的计算机程序以及包括上述确定器的系统。优选的实施例涉及一种用于估算、监测和控制收听空间中的声场的方法。一般而言，该方法涉及音频信号处理和声学模拟的应用。
背景技术
当音频设备将声音发射到封闭的收听空间内时，该空间的特性将影响设备所产生的声场。空间中存在的表面将反射声音，并且以频率相关的方式，产生加强或减弱的声音的位置。此外，表面阻抗将决定显著反射的数量，从而决定混响时间。(应当注意的是，表面阻抗是表面阻碍撞击声波的能力的量化。这个量是复数，其中实部描述表面的声阻，虚部描述表面的声抗。)例如，这些影响会降低收听体验的质量。对于音频应用，能够控制声场中特定位置处的声学响应是有益的。
控制声场的一种方式是改变空间的内部设计(例如，通过增加房间声学处理，或通过改变房间结构)。通常，这样的改变是不期望的或者是不可能的。此外，声音发射源的声学属性通常不容易改变。然而，例如在音频再现场景中，能够影响由这样的声源发出的信号。通过特定的信号处理，可以减轻房间或声音发射源对感知的再现质量的不希望的影响。
当已知空间中某个测量位置(MP)处所产生的声学响应时，可以采取措施对声源发出的信号进行数字控制。这通常被称为(数字)房间校正、房间补偿或房间校准。某个位置处的声学响应的知识可以通过使用例如麦克风进行测量来获得。然而，如果感兴趣的位置(例如，收听位置)改变，则再次测量声学响应，这次是在新的位置。
为了能够控制整个空间的声场，需要了解整个空间的声学响应。通过测量获得这些信息是不切实际的。因此，需要一种改善的方法。
在讨论改善的方法之前，将讨论现有技术。现有技术包括用于房间几何形状推断的方法，这些方法在现有技术中是已知的，在此不再详细描述。此外，基于空间内的多个位置处的测量来进行表面阻抗测量或估算的方法在现有技术中是已知的。然而，目前没有公开基于单个位置处的压力测量来执行阻抗估算的原位方法。用于均衡音频信号的方法在现有技术中也是已知的。然而，那些方法旨在测量位置处进行均衡，或者旨在均衡全局特征。
以下是与上述步骤相关的三个示例性专利申请。
·US2006126858A描述了一种用于估算房间的体积和维度的方法。在第一步中，确定在测量的脉冲响应中存在的反射的数量。基于反射的数量，估算房间的体积。此外，据称房间维度和吸收系数可以根据房间体积来确定。该方法依赖于求解图像源模型，并且由于图像源方法不能对模态效应进行建模，因此被限制在声场的高频区域中使用。
·US2012296600A描述了一种用于确定由声音发射源产生的声场中的特定位置处的吸收系数和透射系数的方法。该方法包括测量感兴趣的位置处的声音压力和质点速度。然后，对所测量的量进行傅立叶变换，并将结果用于获得某一方向上的时间平均的入射强度。根据这些信息，确定特定位置处的吸收系数和透射系数。因此，如果使用表面吸收，则在表面处进行测量。
·US2005157891A描述了一种对来自房间中的扬声器的声音进行数字均衡的方法。其是通过测量房间中的特定位置处的脉冲响应，并生成可以用于均衡该特定位置处的声音的滤波器参数集来实现的。
现有技术概述：房间的体积和维度以及表面的吸收系数可以根据所测量的脉冲响应进行估算。此外，房间中的特定位置处的声场可以基于该特定位置处的测量，使用数字均衡进行控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种确定或控制(封闭)空间的声场的概念。
这个目的通过独立权利要求的主题来解决。
本发明的实施例提供了一种用于确定和/或监测(封闭)空间中或所述(封闭)空间内的目标位置处的声场的方法。该方法包括以下步骤：
-获得声学测量数据或执行声学测量
-获得或估算表面阻抗
-获得或估算房间几何形状
-确定模型
-估算声场或声场的变化。
声学测量是在(封闭)空间内的至少一个测量位置处执行的，或者是在(封闭)空间内的单个测量位置处执行的。其目的是获得临时值集，该临时值集例如包括一个或多个共振频率和/或一个或多个阻尼系数和/或一个或多个(测量的)脉冲响应。替代地，可以执行模拟以获得声学测量数据。表面阻抗的确定/估算可以基于临时值集。替代地，可以接收关于表面阻抗的信息。一个或多个表面阻抗是描述(封闭)空间的一个或多个第一参数。根据实施例，可以获得描述(封闭)空间的另一个(第二)参数，即几何形状(也是基于临时值集或外部接收的信息)。几何信息(一个或多个第二参数)可以任选地包括源位置信息。(封闭)空间的模型基于第一个参数和第二个参数。对整个(封闭)空间的声场的估算基于模型(和源信息，如源位置或测量的使用源产生的脉冲响应，参见第二参数)，其中声场描述(封闭)空间内多个或所有位置的声音特性。应当注意的是，获得是指从输入(例如，外部测量的)接收或基于临时值进行估算。这种方法也可以用于监测声场，例如用于材料分类。
本发明的实施例基于这样的原理，即基于(至少一个)测量位置处的声学测量，但是不必在整个空间或在目标位置处执行声学测量，可以获得足够的信息来估算(封闭)空间中的全局声场。通过使用该声场，可以例如在声学环境、收听环境、测量环境等内模拟(封闭)空间中的特定目标位置处的声音特性。这是通过根据可能不同于目标位置的测量位置(MP)处的至少一次测量和声学模拟外推(或推断)全局声学行为或有意目标位置(TP)处的声学行为来实现的。详细地：收听空间的表面阻抗和/或收听空间的几何形状可以根据单次测量来确定，例如(至少)单个(任意选择的)位置处的脉冲响应的单次测量来确定。基于该信息并结合一个或多个源位置的知识，可以生成空间的计算机模型。该模型用于确定空间中的任何位置处的声场，而不需要测量每个位置。
根据实施例，源信息包括(测量的，参见声学测量)脉冲响应和/或关于源位置的信息。
根据实施例，可以确定源位置作为描述(封闭)空间的第二参数的一部分或确定多个源位置作为描述(封闭)空间的多个第二参数的部分，其中考虑源位置来执行模型的确定。
根据实施例，该方法还包括执行另一个声学测量以获得另一个临时值集以及基于更新的模型更新估算的声场的步骤，其中基于更新的第一参数更新模型。这使得能够通过监测空间的几何形状和表面阻抗来有利地确定收听空间的变化。然后，更新计算机模型并使用该计算机模型来确定该空间中的任何位置处的变化的声场。
根据实施例，获得临时值集的步骤包括确定一个或多个共振频率和一个或多个阻尼系数，其中确定一个或多个共振频率和一个或多个阻尼系数的步骤包括将函数拟合至脉冲响应，其中函数具有的形式，其中M是模式的数量，Ai是模态分量的振幅，σi是阻尼系数，ωi是共振频率，且φi是相位。根据其他实施例，估算表面阻抗的步骤包括基于一个或多个共振频率和一个或多个阻尼系数的原位阻抗估算。
根据另外的实施例，原位阻抗估算基于以下公式
其中是包括估算的共振频率及其相关联的阻尼系数的复数量，/>是硬壁共振频率，/>是空间的几何形状的函数，且/>取决于空间的几何形状和表面阻抗。
根据替代的实施例，估算表面阻抗包括基于特征值近似法的声学表面阻抗估算。
根据另一种变体，特征值近似法基于其中/>是包括估算的共振频率及其相关联的阻尼系数的复数量，/>是硬壁共振频率，/>是空间的几何形状的共振函数，且/>取决于空间的几何形状和表面阻抗。替代地，表面的估算可以包括分析阻尼系数。
应当注意的是，根据实施例，可以估算房间几何形状。替代地，房间几何形状可以基于使用共振频率的解析解的计算来确定：其中c是声速，nj＝0,1,2,…确定空间所支持的声学模式的次序，并且其中Lj是几何形状的未知维度。应当注意的是，这个公式尤其描述了鞋盒形房间的共振频率。
根据实施例，确定模型是基于有限元方法、有限差分方法或用于对波动现象建模的任何方法。
应当注意的是，根据实施例，如果应用于输入信号的校正是有效的，则该模型可以足够详细以提供可靠的估算。声学模型通常基于作为输入参数的房间几何形状、表面阻抗值和源描述。源描述通常是可用的，并且可以在不知道特定收听空间的情况下被定量(例如，通过在消声室中的测量)。房间几何形状可以基于用户输入，或者对于未知环境，可以使用房间几何形状推断方法来自动估算，而表面阻抗值可以使用阻抗估算方法来估算。
应当注意的是，根据实施例，基于至少一个单点测量，可以估算不同位置处的性能。根据其他实施例，这使得能够适配回放系统的均衡。单点测量足以估算远程IR(远程脉冲响应)，其中该估算可以用于多种应用。
根据实施例，该方法还包括输出声学测试信号的步骤。
根据实施例，执行的测量包括脉冲响应的测量。
根据实施例，该方法还包括基于所确定的声场来确定音频适配参数的步骤，其中一个或多个音频适配参数能够通过使用该音频适配参数使声学再现适配于封闭空间内的目标位置或封闭空间的多个位置。
附加地或替代地，基于所确定的声场来确定滤波器参数集，其中滤波器参数能够通过使用滤波器参数集使声学再现适配于封闭空间内的目标位置或适配于整个/整体封闭空间。
当然，上述方法可以计算机实现。因此，实施例提供了用于执行上述方法或上述方法的步骤的计算机程序。
另一个实施例提供了一种确定器，该确定器用于确定(封闭)空间中或所述(封闭)空间内的目标位置处的声场。一种包括确定器和声学再现设备的系统，该声学再现设备包括回放装置，如一个或多个扬声器驱动器，和/或记录装置，如用于执行声学测量的一个或多个麦克风。应当注意的是，回放装置和记录装置可以实现为一个实体(如智能音箱)或两个独立的实体(一个用于回放，另一个用于记录)。应当注意的是，在具体的实施方式中，相同的一个或多个换能器可以用作回放装置和记录装置。此外，获得/确定/估算步骤可以外包给服务器。该服务器可以位于远离封闭空间的空间中。数据可以通过任何电信手段传输。服务器可以使用或不使用人工智能来执行获得/确定/估算。在执行该方法之后获得的数据/结果(例如测量数据或描述声场的数据)可以用于建立数据库，该数据库将用于人工智能方法的应用。
根据实施例，重复上述方法的步骤，以便建立包括描述一个房间或多个不同房间的声场的至少两个数据集的数据库。
另一个实施例提供了一种包括确定器和用于执行测量的麦克风的系统。确定器可以被配置为计算/外推目标位置处的声场。这里，可以使用有关目标位置的信息。对于麦克风，附加地或替代地，该系统可以包括声学再现设备，如包括一个或多个换能器的扬声器。
另一个实施例提供了一种用于监测封闭空间(10)中或封闭空间(10)内的目标位置(TP)处的声场(材料分类)的方法，包括：
-获得声学测量数据或执行声学测量
-获得或估算表面阻抗
-获得或估算房间几何形状
-估算(从实际临时值集相对于先前确定的临时值集得到的参数的)变化。
变化的估算可以考虑先前确定的临时值集，并基于对实际临时值集的分析。另一个实施例涉及用于监测声场的对应的确定器。
附图说明
随后将参照附图讨论本发明的实施例，其中
图1示出了图示根据实施例的用于确定声场的基本方法的示意性流程图；
图2a示出了图示根据实施例的处理单元的示意性框图；
图2b示出了用于说明实施例的未知环境/封闭空间的示意性框图；
图3示出了根据增强实施例的用于确定声场的确定器的示意性框图；
图4a示出了用于图示根据其他实施例的确定器的另一个框图；
图4b、4c示出了用于说明实施例的用于图示测量环境(具有和不具有材料样品)的示意性框图；
图5a示意性地示出了具有指示的源和接收器位置的矩形收听空间；
图5b示出了用于特定源和收听位置的示例性脉冲响应；
图5c示出了用于特定源和收听位置的示例性传递函数；
图5d示出了图示(图5a的矩形收听空间的)估算的共振频率和阻尼系数的示例图；
图5e用图图示了表面壁阻抗估算过程的示例性结果；
图5f示出了新位置处的测量的脉冲响应和估算的脉冲响应之间的比较的示例图(使用空间的推断的几何形状和估算的阻抗来生成估算的数据)；
图6示出了根据实施例的使用所确定的声场来适配音频再现的示意性系统；和
图7a、7b示出了新的目标位置处的测量的传递函数和估算的传递函数之间的比较的示意图，以及用于演示在新的位置处应用数字补偿的图。
具体实施方式
在详细讨论实施例之前，要提到的是，相同的附图标记被提供给具有相同或相似功能的对象，从而其描述是可相互适用的或可互换的。
图1示出了用于确定(封闭)空间中的声场的方法100，该(封闭)空间如由图2b所图示并由附图标记10标记。图2b示例了在未知声学环境(例如，围合结构(enclosure)或房间10)中的测量位置MP处的脉冲响应测量。脉冲响应是处理器(参见图2a，附图标记20)的输入，根据下文描述的实施例，该处理器计算未观测的(这意味着未测量的)目标位置(TP)处的脉冲响应。
方法100包括五个基本步骤110至140。第一个步骤涉及执行声学测量，并且由附图标记110标记。之后，可以执行步骤115以获得房间几何形状。此步骤的结果是描述封闭空间的第二参数，即房间几何形状。第三个步骤涉及一个或多个表面阻抗的估算，并由附图标记120标记。该步骤120的结果是确定第一参数。应当注意的是，该步骤120以及步骤115使用被称为在步骤110期间的临时值集的值作为输入。临时值集可以包括共振频率或多个频率和/或一个或多个阻尼系数，其中共振频率和阻尼系数表征空间/封闭空间/房间的行为。根据实施例，步骤120可以使用在步骤115期间获得的第二参数作为输入参数。
此后，使用第一参数(表面阻抗)和第二参数(即，房间几何形状)来确定封闭空间的模型(参见步骤130)。任选地，可以考虑关于源位置的信息(作为第二参数的一部分)(应当注意的是，源位置对于材料表征而言是不需要的)。基于该模型，可以估算声场(参见步骤140)，其中声场描述空间内的多个或所有位置的声音特性。
此后，声场的估算主要基于先前确定的(参见步骤130)模型。
在包含声音发出设备SP(例如扬声器)的密闭收听空间10(参见图2b)(例如房间)中，由声源SP产生的声场SF是位置相关的，即取决于声源SP的位置以及接收器的位置(测量位置MP/测量期间麦克风的位置或目标位置TP/再现期间听者的位置)。
如果所考虑的声源是音频再现设备，则可以修改由该设备发出的信号，以控制空间内特定位置处的声场。为了能够在特定位置处进行控制，需要有关该特定位置处的声场的信息。所述信息可以从该特定位置处的脉冲响应中获得。如果期望控制更大的区域，则必须获得该区域中的许多不同控制点处的脉冲响应测量。感兴趣的特定位置处的脉冲响应可以通过测量的方式获得，但是如果感兴趣的位置改变，则使用新的测量。
下文详细描述的方法100利用计算机建模来消除对若干测量的需求。相反，对至少一个不一定必须在感兴趣的区域中的位置(参见目标位置)执行至少一个测量110，且从记录的一个或多个脉冲响应中提取的信息用于估算贯穿整个空间10的声场SF。计算机模型使用空间10的几何形状(参见步骤115)和表面阻抗值(参见步骤120)的描述。可以基于一个或多个脉冲响应测量来估算空间10的几何形状和一个或多个表面阻抗。可以求解所获得的收听空间10的计算机模型以确定空间10中的任何位置处的声学响应。该知识使得能够对整个空间10的声学响应进行数字控制。
如下确定计算机模型，即计算机模型通过包括以下步骤的方法100确定
1.基于至少一个测量110和优选的但不是必需的有关关于房间几何形状的信息的已知几何形状，估算空间10的表面阻抗值120。这可以从作为输入数据的特定几何数据(例如，空间的维度或计算机辅助设计(CAD)模型)中获得，或基于用户输入，或者以自动化的方式通过从声学(一个或多个房间脉冲响应)数据或其他传感器(例如，光学)数据中推断房间几何形状来获得。获得几何形状的实际方法与下文中描述的方法无关。此外，例如在均衡应用的情况下，可以使用一个或多个源(在环境中)的位置。
2.使用该信息建立空间的模型(参见步骤130)，该模型的解可以用于预测或控制空间10中的任何期望位置处的声场(参见步骤140)。
整个方法可以由实体20来执行。这由图2a所图示，图2a示出了处理实体20接收在测量位置处测量/获得的脉冲响应信息(参见IRMP)。使用实体20处理该IRMP数据，以便获得目标位置IRTP处的脉冲响应。IRTP描述目标位置TP处的声场的特性(参见图2b)。
在实际应用(一个实施例)中，例如将音频回放系统的性能适配于特定房间，更详细的步骤将是：
1.测量一个或多个脉冲响应(IR)
2.获得房间几何形状和源位置(通过输入或根据步骤1进行的一个或多个测量推断。)
3.获得表面阻抗(通过输入或推断)
4.建立并求解模型以预测特定位置处的声场
5.使用该信息来增强收听体验
替代地，使用(复数)频率响应或传递函数进行一些修改。然而，频率响应/传递函数可以从脉冲响应中计算出来，并且声场的两种表示包含相同的信息。
注：从文献中可以知道不同的用于房间传递函数建模的方法(尤其是在低频范围内)，例如基于波的方法、相位感知几何方法、零极点滤波器建模和分析建模。这些方法中的大多数方法的起点包括房间几何形状的知识，以及更本质的壁的反射性能的描述，壁的反射性能通过这些壁的表面阻抗被很好地描述。
所描述的方法可以用于与例如室内声学研究、声学再现、材料分类等领域相关的许多应用中。这样，基于至少一次测量，
-例如，执行特定处理的装备或处理器，该特定处理适配于环境/声学环境/声学空间/收听环境中的特定位置处的声场(例如，位置相关的处理)，即使包含关于TP处的声场的信息的信号尚未被测量或不可用，例如，音频系统的性能可以被调整为最适合于相同收听环境中的至少一个不同位置(远离测量位置)，
-例如，可以模拟其他位置或整个空间中的声学行为(例如，用于听觉化、虚拟现实或增强现实应用)。
根据其他实施例，基于在时间上分开的至少两个测量，
-例如，可以检测收听设置或收听环境的改变，例如移动的一个或多个声源，或吸声对象的添加或移除。
-例如，音频系统的性能可以被重新调整以解释在整个空间中的任何地方检测到的变化，
-例如，可以检测声学环境的变化，这可以用于例如材料或对象的声学表征。
这意味着可以执行包括步骤110和更新步骤115至120的方法100，以便确定当前情况是否已经改变。可能存在附加的步骤，进行存储的房间参数集与最近测量的参数集的比较。
根据测量位置MP处的测量推断目标位置TP处的声场(脉冲响应)是基于上文详述的步骤。
根据其他实施例，可以增强该方法。对于几何信息和阻抗信息是基于所记录的一个或多个脉冲响应的情况，这在图3中进一步进行了示例。
图3示出了由处理器20执行的计算。在处理器20内，执行三个步骤，即阻抗估算(参见实体22)以及房间几何形状估算(参见实体24)。换言之，这意味着实体20包括阻抗估算器22、房间几何形状确定器24以及房间模型确定器26。
阻抗估算22使用IRMP作为输入，并且使用RGI 24(RGI＝房间几何形状推断)确定几何数据，而RGI仅使用IRMP。两条信息(即阻抗估算结果(第一参数)以及几何数据(第二参数))被用于确定房间模型(参见实体26)。根据实施例，房间模型确定器另外使用已知的或使用RGI 24确定的一个或多个源位置SP(第二参数的一部分)。应当注意的是，RGI 24可以与几何形状一起确定源位置。房间模型确定器被配置为基于第一参数、第二参数和尤其是目标位置TP来确定声场。因此，可以使用目标位置选择器来通知房间模型确定器26应该为哪个目标位置确定声场。
关于实体20的功能，应当注意的是，该实体20主要执行图1的方法100。这里，估算表面阻抗的步骤由块22执行，其中阻抗估算步骤使用关于房间几何形状的信息作为输入。在块24中从脉冲响应测量IRMP中推断步骤115。利用估算的表面阻抗信息、估算的房间几何形状以及估算的关于几何形状内部的源位置的信息，可以对房间进行建模(参见步骤130)，并且可以估算任何期望位置(其可以例如通过用户输入来指定)处的脉冲响应。根据实施例，其中正在跟踪听者的当前位置并将该信息发送至处理器20的跟踪场景也是可能的。这使得回放系统的性能能够最佳地适配于当前的收听位置。
根据其他实施例，另外地，通过及时比较两个不同时刻的声学环境的房间属性(通过分析至少一个测量的IR来识别)可以检测环境的变化。应当注意的是，空间的房间属性是可以归属于该空间的物理特征的组合。另一个实施例涉及空间的几何形状、共振频率、模态形状和模态阻尼系数的组合。
例如，使用上文所描述的方法，可以表征空的声学空间(就其几何形状和其边界表面的阻抗而言)。如果将修改空间的估算房间属性的对象添加到该空间，则可以使用该方法的第二个应用来检测声学空间已经改变。
图4a、4b和4c中给出了示例性应用的流程图。
图4a示出了房间估算器20’接收空房间的脉冲响应IR空，并输出估算的房间属性。房间估算器20’与图3的房间估算器20相当，其中房间估算器20’不使用/不需要源位置SP和/或目标位置TP。空房间的测量情况由图4b的房间10示出。通过使用估算器21’，可以确定房间内的一个或多个材料样品的变化。为此，实体21’将空房间的房间属性IR空与被占用的房间的新估算的房间属性IR占用进行比较。这种房间由图4c图示，图4c示出了附加材料样品11。通过使用这个IR占用，估算的房间属性被更新并输出为MaS_INFO。
根据实施例，基于在空的环境(或房间)中测量的IR的分析来估算空的测量环境(或房间)的属性。在第二步骤中，将改变声场的材料样品放置在环境(或房间)中，并且测量和分析具有材料样品的环境(或被占用的房间)的IR，以确定房间的改变的属性，或估算样品材料的未知属性。
关于图5a至5F，更详细地描述了实施例，并且这些实施例侧重于从脉冲响应的测量和分析中提取的信息。
图5a图示了具有源位置SP和接收器位置MP的矩形围合结构或收听空间10。源将测试信号发射到声学空间中，并且测量接收器位置(即，测量位置MP)处的信号。这种测量进行一次。源SP通常是扬声器，且接收器通常是麦克风。测试信号可以是扫频正弦信号、脉冲信号或具有从测量的信号中恢复脉冲响应的特征的任何其他测试信号。
应当注意的是，虽然这里给出的实例利用了矩形房间，但是该方法不限于这种形状的空间；对被分析的声学空间的形状没有限制。
图5b图示了在图5a所示的接收器位置处测量的脉冲响应的曲线图。脉冲响应包含与声学空间的几何形状和表面阻抗相关的信息。
图5c是通过图5b所示的测量的脉冲响应的傅立叶变换获得的传递函数的量级。峰及其品质因数由声学空间的几何形状和一个或多个表面阻抗决定。应当注意的是，品质因数是描述共振模式的阻尼的无量纲参数。陡峭的峰或较大的品质因数表示轻阻尼模式，而宽而浅的峰或较小的品质因数表示重阻尼模式。峰的频率位置由空间的共振频率决定，其品质因数与空间的共振模式的阻尼系数有关。尽管在上述实施例中已经针对低频讨论了该处理，但是应当注意的是，该处理也可以用于高频处理。
图5d图示了根据脉冲响应或传递函数计算共振频率及其相关的阻尼系数的结果。该信息可以通过分析脉冲响应的短时傅立叶变换获得(如下文在替代的声学表面阻抗估算部分所示)。例如，可能已经使用了Prony的方法。该方法通过将函数拟合至脉冲响应来计算系统的共振频率和阻尼系数。该函数具有以下形式：
其中M是模式的数量(每个模式均具有共振频率)，Ai是模态分量i的振幅，σi是阻尼系数，ωi是共振频率，且φi是相位。这样，测量的脉冲响应被分解成一组可定量的衰减指数函数。
下一个步骤使用声学空间的几何形状的推断(或输入)。在以下的实例中，使用矩形几何形状来演示如何使用简单的RGI方法。然而，应当注意的是，该方法不需要对声学空间的形状进行任何限制，并且可以利用替代的几何形状输入机制(例如，用户输入或计算机辅助设计(CAD)模型)。
当空间是矩形平行六面体，并且知道共振频率时，可以使用共振频率的解析解来推断空间的几何形状：
其中c是声速，nj＝0,1,2,…确定空间所支持的声学模式的次序，Lj是几何形状的未知维度。因为共振频率是已知的，所以可以求解优化问题以找到未知的维度。使用这些维度，可以推断声学空间的几何形状。对于更复杂的几何形状，可以使用高级的房间几何形状推断方法。存在各种方法，例如参见参考文献Tuna等人的工作。
下一个步骤是寻找/估算/推断表面阻抗。存在各种阻抗测量方法，例如阻抗管法。替代地，混响室方法可以用于寻找吸收系数，然后其可以用于计算阻抗(通常为复数)的实部的估算值。常见建筑材料的吸收系数表也可以用于估算实际阻抗。
应当注意的是，虽然可以寻找空间中每个不同表面的表面阻抗，但是在某些情况下，可以基于平均阻抗估算值来获得可接受的传递函数，例如，可以估算所有表面的单个(平均)阻抗，或彼此面对的壁的成对阻抗。当然，理想情况下，将给出或估算所有边界表面的各个阻抗。
也已经用于产生结果的优选的阻抗估算实施例是原位阻抗估算。为了实现这一点，使用共振频率和阻尼系数的模型来寻找一个或多个阻抗。该模型由下式给出：
其中是包括估算的共振频率及其相关联的阻尼系数的复数量，/>是硬壁共振频率，/>是空间的几何形状的函数，且/>取决于空间的几何形状和表面阻抗。使用优化方案，使在测量的共振频率和阻尼系数与估算的共振频率和阻尼系数之间的差异最小化的阻抗值给出估算的阻抗值。图5e给出了该过程的结果的实例。
当找到了房间几何形状和表面阻抗时，可以使用计算机模型来估算声学空间内其他位置的声场。可以使用任何基于波的模型，如例如有限元方法或有限差分方法。在该方法的描述中使用了有限元方法。图5f中给出了在不同于初始测量位置的位置处的测量的脉冲响应和估算的脉冲响应之间的比较。应当注意的是，由于测量的信号和估算的信号之间的差异较小，曲线难以区分(而图7a所示的基于相同数据的曲线使差异更加明显)。
根据实施例，声学表面阻抗估算可以基于特征值近似法。
控制方程–声场可以用波动方程来描述
其中p是声学压力，c是声速。假设解的形式为p～eiωt，给出亥姆霍兹方程：
其中ω为角频率。
有限元方法–将方程(2)乘以测试函数q，在区域Ω上积分，利用分部积分法，并使用格林定理以获得
其中是几何形状的边界表面，/>是向外指向的单位法向量。利用动量守恒产生
其中ρ为介质密度，且Z为局部反应法向阻抗。
设ζ＝Z/ρc为归一化阻抗。
设＝lTp，其中l是插值形状函数，且p是离散压力，以得出：
其可以写成
[K+iωC+(iω)2M]p＝0， (6)
其中
特征值问题–设λ＝iω，并改写等式(6)作为二次特征值问题
[K+λC+λ2M]v＝0， (10)其可以写成一阶体系
广义特征值问题可以更简洁地写成
Av＝λBw， (12)
其中，
和，/>
λ是特征值，且v包含对应的特征向量。
特征值近似法–考虑两个特征值问题，其中一个已经求解(自此以后用上标(0)识别)，而另一个有待求解(用上标(1)识别)。这两个体系之间的唯一区别是阻抗边界条件的变化。具有已知解的特征值问题是：
待求解的特征值问题是：
将方程(15)自左乘以第j个已知特征向量的转置
并将未知向量重写为已知特征向量的矩阵和未知系数的向量的乘积
体系(14)和(15)具有相同的几何形状，因此描述模式的函数可以取自同一数学空间，即体系的特征向量是相关的。与特征向量相关的未知系数是复数的，并且描述了由于边界条件的变化而导致的特征向量的变化。将(17)代入(16)以获得
假设未知系数向量的第j个分量大于其他分量，en,i＝j＞＞en,i≠j，因此en,i≠j＝0，并选择n＝j，可以找到
其中是/>的近似值。现在，根据方程(14)，
将(20)代入(19)得到
这可以进一步简化以给出
根据λ的定义，获得了
这意味着，当只有边界条件改变时，可以从一组已知的特征值和特征向量中近似出与该改变相关的一组特征值。在实践中，需要解决初始特征值问题。然而，该问题可能是硬壁边界条件问题，它使用了解决阻尼问题所需的存储器的一半。此外，如果可用，可以使用解析特征解，如例如硬壁矩形房间。
当试图寻找表面的复频率相关的阻抗时，可以使用该方法；然后，可以使用已知解集和相关矩阵集来构建优化问题。该方法可以显著减少寻找解所需的时间。当找到新的解集时，可以用它来确认近似解满足问题，或可以用它作为新的初始值集来进行进一步优化。
在下文中，将讨论替代的声学表面阻抗估算。如以下所描述的表面阻抗估算的特定变体的替代实例实施方式侧重于特定的基本用例，即具有六个壁的矩形房间，其中对于彼此面对的壁具有成对的均匀表面阻抗。
以下给出的实现方式为给定的基本用例提供了计算高效的表面阻抗估算方法。该方法基于分析房间脉冲响应(IR)中的阻尼系数。阻尼系数量化了房间模式衰减的速率。它们可以与特定频率的混响时间相关。
以下举例说明的阻抗估算方法分析来自一组源和接收器位置的IR中的阻尼系数。
该方法仅使用房间几何形状的知识和一组IR。
如果房间几何形状是根据IR确定的，则唯一的输入是一组IR。以下介绍的方法仅计算与频率无关的实阻抗。然而，对于某些应用用例来说，这已经足够了。通过频率选择计算，可以适配于估算频率相关阻抗。
首先，IR是在多个源和接收器位置之间测量的，其中对这些位置没有具体的限制。第二，产生IR的房间的几何形状或被盲目地推断，或作为先验输入被给予阻抗估算方法。第三，检测IR中的共振频率的阻尼系数。第四，在最小二乘优化方案中使用阻尼系数来估算沿每个维度(x、y或z)的壁的三个阻抗。对于某些应用，估算三个阻抗就足以获得足够精确的房间传递函数推断值/估算值。
替代方法的推导：阻尼系数δn根据下式计算
其中c为声速，V为房间提体积，Sx＝LyLz、Sy＝LxLz、Sz＝LxLy为沿维度d＝1、2或3(分别表示x、y或z维)的壁的表面积，且ζd表示与d维的轴正交的两个壁的归一化阻抗。
给定房间模式的三元组标签nxyz＝(nx,ny,nz)，其可以从房间维度计算，∈n,d由下式给出
模态频率特定混响时间T60,n可以使用下式根据δn值计算，
这里描述的阻抗估算方法给出了实际阻抗估算值。在相对较硬和反射性的壁的情况下，假定实际的壁表面阻抗被认为是可接收的。
在该方法中使用的进一步的简化是估算房间中每个维度的一个实际阻抗。
对于使用分析模型预先计算的选定共振频率
该方法首先使用例如如在(Karjalainen，2001)中描述的方法来检测阻尼系数，该方法被设计为可互换地检测阻尼系数或频率特定衰减时间/>
这是针对房间中的多个源和接收器位置的IR进行的。
估算通过使用短时傅立叶变换(STFT)由每个IR计算时间相关的光谱包络(例如，基于瀑布图)开始。以这种方式，通过将共振频率限制到STFT中的各个频点(frequencybin，也称为频率槽或频率窗口)，可以直接通过共振频率进行分析的分离。
在以下示例性实施方式中，分析限于轴向模式，不包括切向模式和倾斜模式。
对于STFT中的每个保留频点，将正常房间模式建模为衰减指数其中n表示特定模式，An表示其振幅，ωn表示其角频率，且/>表示其相位延迟。该模型以分贝尺度转化为STFT上的线性时间衰减，其中衰减斜率形成直线。这种指数衰减是房间共振的常用模型。通过使用最小二乘优化将该模型拟合至观察到的衰减斜率来检测阻尼系数δn。在以下示例性实施方式中，进一步的约束强制拟合的阻尼系数是正的，因为对于所考虑的问题只有正的阻尼系数是有效的。
在已知房间维度的情况下，在该示例性实施方式中详述的阻抗估算依赖于将检测到的阻尼系数与假设特定的阻抗猜测使用方程(24)而计算的理论上得到的阻尼系数δn进行比较。因此，利用针对轴向房间模式检测的/>值，为一组IR构造了方程组。优化迭代地改变初始阻抗猜测，直至理论阻尼系数和观察到的阻尼系数之间的失配在最小二乘意义上最小化，通过求解方程(27)来产生阻抗3元组/>的联合估算
其中/>
估算以对应于中等硬度的壁的初始阻抗猜测为例如ζd＝200，开始。
每个模式及其检测到的构成数据点，并为方程组贡献方程。这些模式在对应于多个位置的多个IR上进行分析，并将所有/>探测产生的不同方程结合成单个方程组。
在这里详述的实例中，估算了与频率无关的阻抗，例如，每个维度的单个阻抗值。尽管如此，通过仅考虑单一共振或仅考虑频率子带内的共振，该方法可以适用于估算频率相关的阻抗。原则上，在这种情况下，只要有更多的数据点可用，即来自多个位置的更多的IR可用，该估算仍能以相同的精度起作用。
下文，将讨论针对音频再现系统的均衡的第一个示例性应用。获得关于非观察位置处的声场的信息的方法可以用于不同的音频处理任务。在下文中，举例说明其在音频回放系统的房间均衡中的应用。
通常，这种优化/均衡只能在已经进行特定测量的位置处实现。
使用如上文所描述的方法，还可以对未进行测量的位置执行这种均衡。
这可以有利地应用于增强例如在音频再现场景中(其中例如可以跟踪听者位置)的收听体验。所描述的方法可以用于考虑听者位置的变化，以便改善听者体验。此外，基于至少一个测量，可以针对用户可以从中选择的不同静态收听位置来进行再现的优化。此外，可以修改由至少一个扬声器回放的信号，使得它们比未修改的信号更适合于在特定环境中回放(例如，通过考虑不同位置处的声场的若干估算值，并针对平均最优解进行优化，可以针对更大的区域优化均衡)。
图6概述了这些一般的处理步骤。
图6示出了接收测量输入和目标位置用于确定声场的处理单元20与自适应均衡器32的结合，一起形成系统30。自适应均衡器接收音频输入，该音频输入基于先前计算的目标位置处的声场进行处理。
下文，将讨论处理器32的功能。
用于均衡特定(非观察的)位置的一个或多个音频信号(例如，单声道、多声道音频信号或基于对象的或基于场景的音频信号)的处理器32接收一个或多个脉冲响应、应当在再现环境中回放的音频输入以及关于再现应当被优化的目标位置(例如，收听位置)的信息。根据该方法，目标位置可以远离测量位置。
通常，均衡基于一个或多个观察到的(例如测量的)脉冲响应。
根据该方法，可以推断任意位置处的脉冲响应。这样，执行音频信号均衡的自适应EQ 32的输入来自估算收听环境内的任何选定位置处的脉冲响应的处理步骤。
这具有的益处在于，基于至少一个测量，可以将回放系统发出的信号调整为最适合于同一环境中的不同的(即远离测量位置的)收听位置。
为了显示出这种均衡的影响，图(图7a)举例说明了在目标位置处测量的传递函数，以及已经基于另一个位置处的测量进行估算的同一目标位置处的估算的传递函数。
图7a图示了在不同于初始测量位置的接收器位置处测量的传递函数和估算的传递函数之间的一致性。
图7a比较了目标位置处测量的传递函数和估算的传递函数。
图7b中举例说明了与目标位置相关的均衡的结果。图7b展示了数字补偿在新位置处的应用。
当传递函数可用时，可以通过(数字地)操纵源信号来对声场进行特定位置的调整。图7b展示了在空间中的新位置处补偿声学响应的结果，以实现更均匀(平坦)的频率响应，从而改善听者体验。
滤波过程(自适应EQ)的实施方式的细节可以变化。文献中描述了不同的方法。这里描述的方法与所使用的特定房间校正方法或均衡算法或滤波方法无关。
换言之，这意味着下文讨论的应用，例如用于收听环境或材料属性估算，可以利用上文讨论的原理。
下文，将讨论用于检测收听环境的变化的第二个示例性应用。
获得关于声学环境的几何和阻抗属性的信息的方法可以用于确定收听环境的属性是否已经改变。
可以通过及时比较两个不同时刻的声学环境的房间属性(通过分析测量的IR来识别)来检测环境的变化。例如，由于移动的源、向环境中添加大的和/或声学上坚硬的对象、或添加显著改变环境的声学阻抗属性的对象，例如收听环境中的人数的变化，可能会发生变化。
通过比较两种条件(例如空房间与包含吸声样品的房间)的房间属性，可以定量阻抗的变化。在了解空房间的阻抗的情况下，那么可以表征样品的阻抗。例如，可以估算例如沙发、其他大型家具或者甚至窗帘移入和移出房间对声场的影响。应当注意的是，声学空间不必是空的，唯一的要求是表征空间的初始状态。
通过监测空间的几何形状和表面阻抗，可以识别收听空间的变化，并且可以将收听空间的变化用于更新声学空间的计算机模型。更新的模型用于确定空间中任何位置处变化的声场。该新信息可用于改变音频信号处理，以进一步增强收听体验。
根据实施例，可以进行测量数据的收集：
用于执行该方法的脉冲响应测量可以例如通过外部麦克风、手机、直接在声音发出设备上、使用例如内置的用于智能助理/语音控制的麦克风，或通过房间内的另一个设备的麦克风(这例如可以是可以与声音发出设备交互的另一个智能音箱)来进行。
根据实施例，可以估算共振频率。
估算共振频率的另一种方式是将零极点滤波器模型(例如，使用Karjalainen2002)拟合至一个或多个脉冲响应；然后模型中的极点确定共振频率。
根据实施例，可以例如使用声学或光学方法来推断/指定几何形状。替代地，用户可以指定声学空间的形状及其维度。该方法的专业用户可以访问详细的房间平面图，可能是CAD格式的，或甚至可以选择指定尚不存在的空间。也可以使用VR和AR定义虚拟空间用于设计或娱乐应用。
关于阻抗估算/规范：根据实施例，阻抗可以声学地，如实例中所描述的，或光学地来估算；算法可以识别在空间中存在的材料和表面的类型，然后可以参考吸收系数表来估算表面阻抗。
替代地，该方法的用户可以指定所用材料的类型，以及其在声学空间中的位置。用户可以指定吸收系数或复数阻抗数据。专业用户可以访问测量的复数阻抗。设计或娱乐应用可能允许用户定义的阻抗。
根据实施例，还可以使用本文中所描述的方法寻找每个共振频率下的混响时间的信息。该信息还可以用于音频处理阶段，以修改特定频率下的混响时间。
另一个实施例涉及用于测量材料特性的替代应用：
·基于如上文所描述的方法，可以估算受测材料的材料特性(例如，吸收系数或表面阻抗)。
·所描述的过程的一种调整是这样的，不是在环境中的单个点处进行测量来估算环境中的不同点：在同一环境中进行两次测量，只是将材料测试样品引入环境中。然后，调整模型的细节(基于在两种情况下同一位置处的测量)以找到感兴趣的材料特性。
根据实施例，识别房间中的变化(甚至可能能够找出发生了什么变化)将是可能的。处理可以不断地适应听者位置的变化，从而能够改善或增强跟随听者的声场。(用于跟踪听者移动的可能方法是例如：光学方法、超声波、WIFI)。
根据其他实施例，该方法可以用于训练神经网络。利用所描述的方法，还可以生成与真实环境中的测量对应的大量真实脉冲响应，而不需要在该特定环境中实际进行大量测量。
实施例提供了一种方法，该方法可以根据以下各项估算(表面)阻抗(以及因此估算一个或多个吸收系数)
·给定空间中(至少)一个位置处的声学响应(其可以是脉冲响应或传递函数)给定关于空间的几何信息。
应当注意的是，替代地，也可以给出(表面)阻抗，使得测量具有确定几何形状的目的。这些步骤足以检测房间中的变化。
根据其他实施例，上述方法使用至少一个声源的给定位置或确定该位置。根据其他实施例，可以估算整个空间或该空间内的特定目标位置的声脉冲响应。
另一个实施例提供了一种方法，该方法使用关于声学空间的边界表面的阻抗值的给定信息来估算空间中未被测量的位置中的声场。
根据其他实施例，声学响应是在一个或多个空间中实际测量的，而不是例如通过预先记录的声学响应给出的。
根据其他实施例，估算/推断关于空间和源位置的几何形状(几何信息)。
另一个实施例在应用于驱动声音发出设备的信号时，使用估算的声学响应进行数字补偿。这具有使任何位置处的声场以期望的方式运行的目的。
根据其他实施例，估算的一个或多个表面阻抗可以用于检测环境中的变化。
另一个实施例使用估算的一个或多个表面阻抗来估算对象的声学属性。另一个实施例提供了一种使用上述声学估算或光学估算的原理的阻抗估算方法。这里，算法可以参考吸收系数表来识别空间中存在的材料和表面的类型，以估算表面阻抗。
另一个实施例使用上述方法来指定材料的类型及其在声学空间中的位置，以便指定吸收系数或复数阻抗数据。
另一个实施例提供了由一个智能音箱播放并由另一个智能音箱记录的信号。
另一个实施例提供了由同一智能音箱或具有换能器作为回放装置(一个或多个扬声器)和记录装置(一个或多个麦克风)的其他设备播放和记录的信号。
上述方法的进一步应用是：
-听觉化、VR或AR在专业环境中可能会尤其有趣。想象一下，一家设计声学空间的公司，并且其希望使用VR来优化设计，或者指导客户完成设计。有强烈的动机来生成高效和精确的模拟：然后，可以(接近)实时地评估对设计的改变。
-专业的收听应用，如例如录音、混音和母带制作音乐工作室，也可以受益于本发明。收听空间或工作室将使用本发明的方法来分析，并且由此可以向听者建议对空间的改变。所述改变可以简单地是添加或移除声音吸收或反射材料，以及添加或移除的对应位置。在该方法的更高级的应用中，可以建议添加或移除家具，或者甚至结构改变。还可以建议扬声器的最佳位置。
-这也可以应用于音乐排练空间，其中算法会建议对收听空间进行更改，以增强对音乐的感知和享受。
-调整收听环境也可以用于改善办公室环境。了解全局声场可以允许全局均衡，这将旨在改善所有与会者的听觉体验。
尽管已经在装备的上下文中描述了一些方面，但是清楚的是，这些方面也表示对应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对应装备的对应块或项目或特征的描述。一些或所有方法步骤可以通过(或使用)硬件装备，如例如微处理器、可编程计算机或电子电路来执行。在一些实施例中，某一个或多个最重要的方法步骤可以由这样的装备执行。
编码的音频信号可以存储在数字存储介质上，或者可以在诸如无线传输介质或有线传输介质(诸如互联网)的传输介质上传输。
根据某些实施方式要求，本发明的实施例可以用硬件或软件来实现。该实施方式可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存)来执行，该电子可读控制信号与可编程计算机系统协作，或能够与可编程计算机系统协作，从而执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。
根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，该电子可读控制信号能够与可编程计算机系统协作，从而执行本文中描述的方法之一。
通常，本发明的实施例可以被实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，该程序代码可操作地用于执行方法之一。程序代码可以例如存储在机器可读载体上。
其他实施例包括存储在机器可读载体上的用于执行本文中描述的方法之一的计算机程序。
换言之，本发明方法的实施例因此是具有程序代码的计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，该程序代码用于执行本文中描述的方法之一。
因此，本发明方法的另一实施例是数据载体(或数字存储介质，或计算机可读介质)，该数据载体包括记录在其上的用于执行本文中描述的方法之一的计算机程序。数据载体、数字存储介质或记录介质通常是有形的和/或非过渡性的。
因此，本发明方法的另一实施例是表示用于执行本文中描述的方法之一的计算机程序的数据流或信号序列。数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接，例如经由互联网来传输。
其他实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑器件，其被配置为或适于执行本文中描述的方法之一。
其他实施例包括其上安装有用于执行本文中描述的方法之一的计算机程序的计算机。
根据本发明的另一实施例包括被配置为将用于执行本文中描述的方法之一的计算机程序传输(例如，电子地或光学地)至接收器的装备或系统。例如，接收器可以是计算机、移动设备、存储设备等。该装备或系统可以例如包括用于将计算机程序传输至接收器的文件服务器。
在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)可以用于执行本文中描述的方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作，以便执行本文中描述的方法之一。通常，这些方法优选地由任何硬件装备来执行。
上述实施例仅仅用于说明本发明的原理。应当理解的是，对在本文中描述的布置和细节的修改和改变对于本领域的其他技术人员来说是显而易见的。因此，本发明的意图仅受所附权利要求的范围限制，而不受通过本文中的实施例的描述和解释所呈现的具体细节限制。
参考文献
[1]M.Karjalainen,P.Antsalo,A.T.Peltonen,and V./>“Estimation of modal decay parameters from noisy response measurements,”inJ.Audio Eng.Soc.,Vol.50,No.11,pp.867-878,2002.
[2]C.Tuna et al.,"3D Room Geometry Inference Using a LinearLoudspeaker Array and a Single Microphone,"in IEEE/ACM Transactions on Audio,Speech,and Language Processing,vol.28,pp.1729-1744,2020.
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Claims (28)

1.一种用于确定和/或监测封闭空间(10)中或所述封闭空间(10)内的目标位置(TP)处的声场的方法(100)，所述方法(100)包括以下步骤：
在所述封闭空间(10)内的至少一个测量位置(MP)或所述封闭空间(10)内的单个测量位置(MP)处获得表示声学测量(110)的数据，以获得临时值集；
获得所述封闭空间(10)的房间几何形状(115)作为描述所述封闭空间(10)的第二参数；其中获得所述房间几何形状(115)包括从输入接收所述房间几何形状或基于临时值估算所述房间几何形状；
获得表面阻抗(120)作为描述所述封闭空间(10)的第一参数，其中获得所述表面阻抗(120)包括基于临时值估算所述表面阻抗；
基于所述第一参数和所述第二参数确定所述封闭空间(10)的模型(130)；和
基于所述封闭空间(10)的所述模型估算整个所述封闭空间(10)的声场和/或所述声场的变化，所述声场描述所述封闭空间(10)内的一个或多个位置的声音特性。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中获得所述房间几何形状(115)是通过基于所述临时值集估算所述房间几何形状来执行的，和/或其中获得所述表面阻抗(120)是通过基于所述临时值集估算所述表面阻抗来执行的，或者其中获得所述房间几何形状(115)是通过接收所述房间几何形状的输入来执行的，和/或其中获得所述表面阻抗(120)是通过接收所述表面阻抗的输入来执行的。
3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其中源信息包括脉冲响应或通过使用所述声学测量(110)测量的脉冲响应；和/或
其中所述源信息包括关于源位置的信息。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中所述声场描述所述封闭空间(10)内的每个位置的声音特性。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中在考虑已知或估算的房间几何形状或描述所述封闭空间(10)的所述第二参数的情况下来执行获得所述表面阻抗的步骤。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法(100)，其中所述方法(100)还包括基于所述临时值集获得源位置作为描述所述封闭空间(10)的所述第二参数的一部分的步骤；或
其中所述方法(100)还包括基于所述临时值集获得源位置作为描述所述封闭空间(10)的所述第二参数的一部分的步骤，其中所述获得是在基于所述临时值集或基于接收到的输入获得所述房间几何形状(115)期间执行的。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中所述方法(100)还包括执行另一个声学测量以获得另一个临时值集并基于更新的模型更新估算的所述声场的步骤，其中所述模型至少基于更新的第一参数进行更新。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的方法(100)，其中执行获得表示所述声学测量的数据的步骤，以便确定所述封闭空间(10)内的脉冲响应；和/或
其中通过在所述封闭空间中执行所述声学测量或通过模拟所述声学测量来执行获得表示所述声学测量的数据的步骤。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的方法(100)，其中获得所述临时值集的步骤包括确定一个或多个共振频率和一个或多个阻尼系数，其中确定所述一个或多个共振频率和一个或多个阻尼频率的步骤包括将函数拟合至所述脉冲响应，其中所述函数具有 的形式，其中M为模式的数量，Ai为模态分量的振幅，σi为阻尼系数，ωi为共振频率，且φi为相位。
10.根据权利要求9所述的方法(100)，其中估算所述表面阻抗的步骤包括基于一个或多个共振频率和一个或多个阻尼系数的原位阻抗估算。
11.根据权利要求10所述的方法(100)，其中所述原位阻抗估算基于以下公式
其中是包括估算的共振频率及其相关联的阻尼系数的复数量，/>是硬壁共振频率，/>是所述空间的所述几何形状的函数，且/>取决于所述空间的所述几何形状和表面阻抗。
12.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中获得所述表面阻抗包括基于特征值近似法的声学表面阻抗估算。
13.根据权利要求12所述的方法(100)，其中所述特征值近似法基于其中/>是包括估算的共振频率及其相关联的阻尼系数的复数量，/>是硬壁共振频率，/>是所述空间的几何形状的共振函数，且/>取决于所述空间的所述几何形状和表面阻抗。
14.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中所述表面阻抗的所述估算包括阻尼系数的分析。
15.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中获得所述房间几何形状包括估算房间几何形状；或
基于使用所述共振频率的解析解的计算来确定所述房间几何形状：
其中c是声速，nj＝0,1,2,…确定所述空间所支持的所述声学模式的次序，并且其中Lj是所述几何形状的未知维度。
16.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中确定所述模型是基于有限元方法(100)或有限差分方法(100)或基于能够对波动现象建模的另一种方法。
17.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中所述方法(100)还包括输出声学测试信号的步骤。
18.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中所述方法(100)还包括基于所确定的声场来确定音频适配参数的步骤，其中所述音频适配参数能够通过使用所述音频适配参数使声学再现适配于所述封闭空间(10)内的目标位置或适配于所述封闭空间(10)；或
基于所确定的声场来确定滤波器参数集，其中所述滤波器参数通过能够使用所述滤波器参数使声学再现适配于所述封闭空间内的目标位置或通过使用所述滤波器参数集使声学再现适配于所述封闭空间(10)。
19.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中估算所述声场的变化包括材料分类。
20.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中所述方法(100)由包括用于执行所述声学测量(110)的智能音箱和用于执行至少一个其他步骤的服务器的系统来执行；或
其中所述方法(100)由包括用于执行所述声学测量(110)的智能音箱和用于通过使用人工智能来执行至少一个其他步骤的服务器的系统来执行。
21.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其中对于一个封闭空间(10)或多个不同的封闭空间(10)，重复获得表示所述声学测量(110)的数据、获得所述房间几何形状(115)、获得所述表面阻抗(120)、确定所述模型(130)和估算所述声场的步骤，以建立包括描述所述声场的至少两个数据集的数据库。
22.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，还包括基于参数，尤其是房间几何形状和/或表面阻抗的变化，来估算所述声场的变化，所述参数的变化是从实际临时值集相对于先前确定的临时值集得出的。
23.一种用于监测封闭空间(10)中或所述封闭空间(10)内的目标位置(TP)处的声场的方法(100)，所述方法(100)包括以下步骤：
在所述封闭空间(10)内的至少一个测量位置(MP)或所述封闭空间(10)内的单个测量位置(MP)处获得表示声学测量(110)的数据，以获得实际临时值集；
获得所述封闭空间(10)的房间几何形状(115)作为描述所述封闭空间(10)的第二参数，其中获得所述房间几何形状(115)包括从输入接收所述房间几何形状或基于临时值估算所述房间几何形状；
获得表面阻抗(120)作为描述所述封闭空间(10)的第一参数；其中获得所述表面阻抗(120)包括基于临时值估算所述表面阻抗；和
考虑先前确定的临时值集，基于对所述实际临时值集的分析来估算所述第一参数和/或所述第二参数的变化。
24.一种数字存储介质，所述数字存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序包括在运行计算机时用于执行根据前述权利要求中的一项所述的方法或根据前述权利要求所述的方法的一个或多个步骤的计算机程序。
25.一种用于确定和/或监测封闭空间(10)中或所述封闭空间(10)内的目标位置(TP)处的声场的确定器，所述确定器包括：
接口，所述接口用于从所述封闭空间(10)内的至少一个测量位置(MP)或从所述封闭空间(10)内的单个测量位置(MP)接收表示声学测量(110)的数据，以获得临时值集；
处理器(20)，所述处理器(20)被配置为获得所述封闭空间(10)的房间几何形状(115)作为描述所述封闭空间(10)的第二参数，其中获得所述房间几何形状(115)包括从输入接收所述房间几何形状或基于临时值估算所述房间几何形状，以及获得表面阻抗(120)作为描述所述封闭空间(10)的第一参数，其中获得所述表面阻抗(120)包括基于临时值估算所述表面阻抗；并且基于所述第一参数和所述第二参数确定所述封闭空间(10)的模型(130)；
其中所述处理器(20)还被配置为基于所述封闭空间(10)的所述模型来估算整个所述封闭空间(10)的声场和/或所述声场的变化，所述声场描述所述封闭空间(10)内的一个或多个位置的声音特性。
26.一种系统，包括根据权利要求25所述的确定器和至少一个包括用于执行声学测量的回放装置和/或记录装置的设备；或
根据权利要求24所述的确定器和包括用于执行所述声学测量的回放装置和/或记录装置的设备，其中所述确定器在远程服务器上实现；或
根据权利要求25所述的确定器和自适应均衡器，所述自适应均衡器被配置为基于所确定的声场来确定音频适配参数，并且基于所述音频适配参数来适配音频信号，以将声学再现适配到目标位置。
27.一种用于确定和/或监测封闭空间(10)中或所述封闭空间(10)内的目标位置(TP)处的声场的方法(100)，所述方法(100)包括以下步骤：
在所述封闭空间(10)内的至少一个测量位置(MP)处或所述封闭空间(10)内的单个测量位置(MP)处获得表示声学测量(110)的数据，以获得临时值集；
获得所述封闭空间(10)的房间几何形状(115)作为描述所述封闭空间(10)的第二参数；其中获得所述房间几何形状(115)包括从输入接收所述房间几何形状或基于临时值估算所述房间几何形状；
获得表面阻抗(120)作为描述所述封闭空间(10)的第一参数，其中获得所述表面阻抗(120)包括基于临时值估算所述表面阻抗；
基于所述第一参数和所述第二参数确定所述封闭空间(10)的模型(130)；和
基于所述封闭空间(10)的所述模型估算整个所述封闭空间(10)的声场和/或所述声场的变化，所述声场描述所述封闭空间(10)内的一个或多个位置的声音特性；
其中获得所述临时值集的步骤包括确定一个或多个共振频率和一个或多个阻尼系数，其中确定所述一个或多个共振频率和一个或多个阻尼频率的步骤包括将函数拟合至脉冲响应，其中所述函数具有的形式，其中M是模式的数量，Ai是模态分量的振幅，σi是阻尼系数，ωi是共振频率，且ωi是相位；或者其中获得所述表面阻抗包括基于特征值近似法的声学表面阻抗估算。
28.一种用于确定和/或监测封闭空间(10)中或所述封闭空间(10)内的目标位置(TP)处的声场的确定器，所述确定器包括：
接口，所述接口用于从所述封闭空间(10)内的至少一个测量位置(MP)或从所述封闭空间(10)内的单个测量位置(MP)接收表示声学测量(110)的数据，以获得临时值集；
处理器(20)，所述处理器(20)被配置为获得所述封闭空间(10)的房间几何形状(115)作为描述所述封闭空间(10)的第二参数，其中获得所述房间几何形状(115)包括从输入接收所述房间几何形状或基于临时值估算所述房间几何形状，以及获得表面阻抗(120)作为描述所述封闭空间(10)的第一参数，其中获得所述表面阻抗(120)包括基于临时值估算所述表面阻抗；并且基于所述第一参数和所述第二参数确定所述封闭空间(10)的模型(130)；
其中所述处理器(20)还被配置为基于所述封闭空间(10)的所述模型来估算整个所述封闭空间(10)的声场和/或所述声场的变化，所述声场描述所述封闭空间(10)内的一个或多个位置的声音特性；
其中获得所述临时值集的步骤包括确定一个或多个共振频率和一个或多个阻尼系数，其中确定所述一个或多个共振频率和一个或多个阻尼频率的步骤包括将函数拟合至脉冲响应，其中所述函数具有的形式，其中M是模式的数量，Ai是模态分量的振幅，σi是阻尼系数，ωi是共振频率，且φi是相位；或其中获得所述表面阻抗包括基于特征值近似法的声学表面阻抗估算。/>
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