CN1760880A - 设计音响系统的系统与方法 - Google Patents

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托马斯·伯克尔
克里斯托弗·B·伊克勒
肯尼思·D·雅各布
莫顿·乔根森
迈克尔·C·蒙克斯
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Abstract

本发明针对一种进行音响系统设计的显示器与方法。该显示器被配置来同时展示包括音频组件与音响环境组件两者的音响系统模型、多个参数、以及所计算的音响系统性能属性的图形表示。作为对收到来自用户的输入的响应，并且在没有用户任何其他干预的前提下，显示器重新显示新计算的音响系统性能属性，例如与用户选定的反射音响标识符关联的音响路径的音响系统模型中的图形表示。处理器还基于音响系统配置而模拟当用户位于音响系统模型中标识的收听位置时将会听到的音响性能。

Description

设计音响系统的系统与方法
技术领域
本申请一般涉及在音响系统设计过程中辅助音响工程师的系统。
背景技术
音响系统包括音响系统组件，所述音响系统组件进一步包括音频组件和音响环境组件，多个参数与所述音响系统组件中的至少一个相关联。音响系统性能依赖于所述多个参数中的至少一个。
发明内容
本发明为一种在音响系统设计过程中帮助音响工程师的系统。其包括输入机制、处理器与显示器。该系统在选择扬声器组件、将其置于声学空间、设定其朝向(orient)、以及确定声学空间的参数(例如应该在哪儿放置吸音装置)的处理中辅助工程师，从而达到所希望的性能指标。该系统允许工程师任意指定其中放置音频组件的声学空间，包括墙壁的位置、尺寸、材料性质等等。声学空间可以是完全或部分封闭的，或者可以是完全开放的。
该系统被配置来显示由各种组件(例如音响系统组件)构成的音响系统模型。该模型是音响系统的数学与视觉表示。该音响系统组件包括音频组件(例如各种扬声器组件)与音响环境组件(例如墙壁、座椅等等)两者。音响系统组件具有关联参数，音响系统模型/音响系统设计的性能属性依赖于这些参数。例如，音频组件具有以下参数：扬声器类型、空间位置、朝向、所施加的均衡等等。音响环境组件可以具有诸如以下的参数：指定音响环境组件的物理空间位置的坐标、尺寸、作为频率函数的声学吸收性能、表面反射特性(例如漫反射、镜面反射、或者漫反射与镜面反射之间的反射等等)。通过改变音响系统或者音响环境组件、或者其参数，并且观察对于系统性能属性的结果变化，音响工程师能够评估替换音响系统设计的效果。
根据本发明的一种实施方式，在分离的窗口中显示各种音响系统组件、参数(例如组件参数)、以及关联性能属性。该系统显示空间模型(例如音响系统模型、在诸如模型窗口等大窗口中描绘的房间)。可以在音响系统模型中对应于收听区域(例如标定为颜色函数)的表面上叠加各种性能属性数据(例如用于直达声(direct sound)、混响声(reverberant sound)、或者直达声与混响声的组合的SPL，或者可懂度(intelligibility)等等)。还可以在分离的窗口(例如属性窗口)中以图形方式描绘性能属性。
就音响工程师而言，在音响工程师没有任何其他动作的情况下启动对于音响系统组件和/或组件参数的改变(例如在参数窗口或者模型窗口中)之后，系统重新计算并且重新显示对于系统性能属性的结果变化。相应地，音响工程师能够迅速观察音响系统设计选择的结果。
为了提供快速响应，该系统只对部分公式进行重新计算，其中所进行的计算依赖于已经改变的音响系统组件和组件参数。通过不进行只依赖于未改变的音响系统组件和组件参数的计算，该系统节省了时间。在改变了参数或组件之后，该系统可以迅速显示更新后的性能属性。当进行改变时，只更新直接依赖于所改变的参数或组件、或者依赖于来自依赖于所改变的参数或组件的公式的结果的公式。这就显著减少了需要更新的公式的数目，由此加速了显示过程。也是为了节省时间，当收到影响计算/重新计算的新用户输入时，放弃对于新音响系统性能属性的计算或重新计算。该系统还被配置来存储多个音响系统配置(例如以音响系统组件和/或组件参数的形式)。这就提供了一种在替换音响系统配置之间进行比较的机制。
该系统被配置来预测(例如，根据所计算的估计值)对于表示为音响系统模型部分的各种位置的音响系统性能。通过显示各种颜色，来预测显示音响系统模型的不同位置或者区域的音响系统性能，其中每种颜色表示音响系统不同的性能指标。例如，根据一种配置，该系统利用各种色度(shades)的红色与黄色来表示高直达声级，利用蓝色与绿色来表示低直达声级。相应地，根据所预测的对于音响系统对应区域的声级，该系统在音响系统模型不同区域上叠加各种色度的颜色。包括图例，以提供用来解释音响系统模型颜色的信息。
根据本发明一种替换实施方式，不是简单地利用颜色来描绘性能指标，而是可以将该系统配置为展示音响系统性能的“有利程度(favorableness)”。在这种情况下，希望或不希望的状况可能存在于标尺的高低两端。例如，声压级高低两级可能都不利于收听。不是以声压级标尺每端的不同颜色表示声压级标尺的高低两端，该系统将一种颜色用于位于声压级标尺中部的希望的声压级，将另一种颜色用于位于声压级标尺两端的不希望的声压级。
该系统所具有的一种有用的功能是将多个显示元素(窗口)耦合在一起的交互式显示器。例如，在音响系统模型中将光标移动到不同的收听位置将使得性能属性显示实时改变，其中所显示的属性对应于房间内光标的位置。另外，将光标沿性能属性显示(例如频率响应图)移动可使得房间显示中的以颜色绘出的性能数据(或者诸如音响路径等其他数据)实时改变，以作为响应。该技术便于察看性能数据。
该交互式显示功能的一种示例用途是在模型窗口中的音响系统模型上的音响路径图形表示的显示器。音响路径是音响从其起始点(即在一个扬声器上)到收听位置的路径。音响可能直接传播到收听区域(称为直达声)，也可能在到达收听位置之前从一个或多个表面反射(称为反射声)。
代表性时间响应可能是实际时间响应，或者脉冲响应，或者可能是实际时间或者脉冲响应的抽象，例如“柱型(pin)”显示。在“柱型”显示中，音响路径与代表性时间响应图中的“柱”(例如反射声标识符)相关联。代表性时间响应中的“柱”描绘收听位置上的反射声幅度(即，由该柱的高度表示)及其到达时间(即，由其在图的水平时间轴上的位置表示)。当用户通过点击这样的柱来选择该柱时，在音响系统模型上与选定柱关联的音响路径被加亮，从而显示其相交的所有表面。这种机制允许音响工程师迅速标识与这些柱关联的一个或多个音响路径。
以如下方式配置该系统，从而简化在参数窗口中得到的各种组件参数以及在模型窗口中可见的关联音响系统组件之间的导航。例如，作为对用户例如通过点击特定组件参数而选择特定组件参数的响应，该系统通过在音响系统模型窗口中加亮与选定组件参数关联的一个或多个音响系统组件而标识所述一个或多个关联音响系统组件。另外，作为对用户通过点击音响系统组件而选择音响系统组件的响应，该系统通过加亮适当的一个或多个组件参数，而标识与选定音响系统组件关联的一个或多个组件参数。
还有一种系统简化导航的方法是：该系统被配置来将用户启动的音响系统组件的移动转换为组件参数变化。例如，作为对用户启动的系统模型中描绘的墙壁位置的改变的响应，例如通过将墙壁位置拖曳到另一位置，该系统改变与该墙壁关联的组件参数(即与该墙壁物理空间位置关联的参数)。
除了以图形方式描绘音响系统的性能属性之外，该系统还被配置来根据在系统模型内定义的音响系统的音响系统组件与组件参数，进行音响系统的模拟(例如，可听模拟、听觉回放、听觉实现(auralization)等等)。音响工程师能够容易地在任何时间启动这样的模拟操作。另外相应地，音响工程师能够指定一系列替换音响系统配置与观察位置组合，该系统可以逐一(例如依次或者按任意顺序)将其回放。通过这种方式，收听者和/或音响工程师能够容易地比较替换音响系统配置/观察位置的性能。
在一种实施方式中，该系统(例如显示器或者配置处理系统)被配置来同时展示音响系统模型、多个参数、以及所计算的音响系统性能属性的图形表示。该音响系统模型包括多个音响系统组件。音响系统组件包括音频组件与音响环境组件。该多个参数与至少一个音响系统组件关联。所计算的音响系统性能属性依赖于所述多个参数中的至少一个。
在另一种实施方式中，该显示器进一步包括多个参数细节，其中所述参数细节包括与参数相关联的输入选项。
在另一种实施方式中，配置处理系统同时显示音响系统模型、多个音响系统组件、多个参数以及音响系统性能属性。所述音响系统性能属性依赖于所述多个参数中的至少一个。
在另一种实施方式中，该系统接收来自用户的输入，并且作为对所接收的用户输入的响应，在没有用户其他干预的情况下，重新显示新计算的音响系统性能属性。该输入修改了以下之一：音响系统组件以及音响系统组件的参数。作为对所接收的用户输入的响应，该系统在没有用户其他干预的情况下重新显示新计算的音响系统性能属性。
在另一种实施方式中，重新显示的音响系统性能属性依赖于用户输入。
在另一种实施方式中，对于新计算的音响系统性能属性的计算在后台进行。
在另一种实施方式中，当收到来自用户的新的输入时，放弃对于音响系统的新计算的音响系统性能属性的计算。
在另一种实施方式中，作为对用户选择参数的响应，该系统向用户标识与选定参数关联的音响系统组件。
在另一种实施方式中，作为对用户选择音响系统组件的响应，该系统向用户标识与选定音响系统组件关联的参数。
在另一种实施方式中，音响系统性能属性包括具有至少一个反射音响标识符的代表性时间响应。
在另一种实施方式中，该系统接受用户对于反射音响标识符的选择，并显示与选定反射音响标识符关联的音响路径的音响系统模型中的图形表示。
在另一种实施方式中，用户输入修改了音响系统组件，该系统将用户对于音响系统组件的修改转换为改变后的参数。
在另一种实施方式中，用户对于音响系统组件的修改包括：将音响系统组件拖曳到显示器屏幕上的新位置。
在另一种实施方式中，其中该音响系统模型具有多个收听位置，该系统接受用户对于收听位置的选择，并显示与选定收听位置关联的所计算的音响系统性能属性。
在另一种实施方式中，该音响系统性能属性包括以下之一：作为频率函数的直达声压级、作为频率函数的混响声压级、可懂度、代表性时间响应、调制传递函数、以及混响时间。
在另一种实施方式中，该系统在音响系统模型上叠加彩色图，其中，该彩色图中每种不同的颜色表示音响系统性能属性不同水平的有利程度。
在另一种实施方式中，该系统用基本类似的颜色表示音响系统性能属性标尺的高低两端。
在另一种实施方式中，其中所显示的音响系统性能属性包括具有至少一个反射音响标识符的代表性时间响应，该系统在所显示的音响系统模型上覆盖以颜色绘出的可懂度数据。
在另一种实施方式中，该系统基于以颜色绘出的可懂度数据，而标识音响系统模型中具有差可懂度的位置。然后，该系统接受用户对于具有差可懂度的位置的选择，并且在不需要用户进一步动作的情况下，显示并提供与选定位置关联的代表性时间响应。
在另一种实施方式中，对于包括多个音频组件与多个音响环境组件的音响系统，其中每一个组件都有与其关联的参数，该系统接收来自用户的输入数据，该输入数据包括音频组件与音响环境组件的参数，该输入数据指定音响系统设计，该系统基于输入数据显示性能属性数据，接收来自用户的对于输入数据的改变，以及如果输入数据的改变使与所显示的性能属性数据关联的公式的至少一个元素发生变化，则基于改变后的输入数据显示新的性能属性数据。
在另一种实施方式中，当收到对于来自用户的输入数据的新改变时，由该系统显示的新性能属性数据被可选地放弃。
在另一种实施方式中，系统(例如集成配置模拟设备)包括：存储设备、滤波器、处理器、以及输出机制。该存储设备存储多个预先定义的音响系统配置，其中每个音响系统配置都包括音响系统组件以及关联的参数。滤波器对音频源所提供的音频信号进行滤波，其中所述滤波器具有与预先定义的音响系统配置关联的系数，并且其中所述系数确定滤波器的频率响应。处理器处理由用户启动的对于以下之一的改变：音响系统组件以及关联的参数。当收到所述改变时，该处理器确定新的系数集合。输出机制被配置来输出经过滤波的音频信号，其中由输出机制输出的音频信号由具有所述新系数集合的滤波器进行滤波。
在另一种实施方式中，在用户启动的对于参数的改变被处理之后，在没有用户进一步动作的前提下，所述新系数集合由处理器确定。
在另一种实施方式中，该系统进一步包括显示器，其中该显示器在输出机制输出音频信号的同时显示音响系统性能属性的图形表示。
在另一种实施方式中，该系统指定包括音响系统组件的音响系统配置；基于该音响系统配置，而模拟当用户物理位于与音响系统配置关联的音响系统模型中的标识的收听位置时用户期望听到的音响；以及在不进行其他设置操作的前提下，通过输出设备回放模拟结果，以供收听者评估。所述显示器包括：1)音响系统模型，该音响系统包括至少一个音响系统组件，2)与音响系统组件关联的至少一个参数；以及3)音响系统性能属性的图形表示。
在另一种实施方式中，该系统加亮与所标识的收听位置关联的音响系统模型部分。
在另一种实施方式中，该系统显示用户定义的可以对其进行音频模拟的收听位置的列表。
在另一种实施方式中，该系统按照用户所确定的顺序回放模拟结果。
在另一种实施方式中，该系统在音响系统模型中选择临时(impromptu)收听位置；以及将该临时收听位置添加到用户定义的收听位置列表中。
在另一种实施方式中，该系统进一步包括显示器，用来显示用户定义的可以对其进行音频模拟的收听位置的列表。
在另一种实施方式中，该系统进一步包括回放控制器，用来按照用户所确定的顺序回放模拟结果。
在另一种实施方式中，该系统进一步包括选择控制，用来在音响系统模型中选择临时收听位置，并且将选定的临时收听位置添加到用户定义的收听位置列表中。
附图说明
通过以下对附图中图示的本发明优选实施方式的更具体的描述，本发明的以上以及其他目的、特征以及优点将变得明显，在这些附图中相同的标号表示相同的部件。这些附图不一定成比例，重点在于图示本发明的原理。
图1为根据本发明一种实施方式的用来设计音频系统的系统100。
图2示出了根据本发明一种实施方式的一组参数细节的例子。
图3示出了根据本发明一种实施方式的对于音频系统组件参数的选择。
图4为根据本发明一种实施方式的设计音频系统的过程的流程图。
图5示出了根据本发明一种实施方式的供用户选择的收听者位置的列表。
图6示出了根据本发明一种实施方式的回放控制窗口。
具体实施方式
现在参照附图，图1为根据本发明一种实施方式的用来设计音频系统的系统100。系统100，即配置处理器，如图所示，包括：输入机制10、用来处理输入机制10接收的用户输入的处理器20、显示器30、用来存储音响系统组件65以及音响系统组件65的组件参数71的存储设备50(例如，音向系统组件65与组件参数71实际作为音响系统设计的规格)、以及用来输出至少一个模拟音频信号的输出设备40。
显示器30显示例如三个窗口，所述三个窗口包括模型窗口60中的具有多个音响系统组件65的音响系统的模型、装备为在参数窗口70中显示至少一个组件参数71的第二窗口70、以及属性窗口80中的音响系统性能属性81的图形表示。除了属性窗口80中展示的音响系统性能属性之外，还可以在音响系统模型上叠加(标定为颜色函数)性能属性数据(例如直达声、混响声、直达声与混响声的组合的SPL，或者可懂度等等)。例如，图1描绘了教堂的音响系统，其中直达声级以颜色绘出并且叠加在教堂收听区域之上。教堂收听区域的前面部分，如图1所示，具有较低的预测直达声级，并且用对于位于声压级标尺下半部的声压级的颜色(即绿色与蓝色)绘出彩色图。教堂主体部分地面具有较高的预测直达声级，并且用对于位于标尺顶端的声压级的颜色(即红色与黄色)绘出。包括图例62以提供用来解释音响系统模型颜色的信息。
根据本发明的一种替换实施方式，不是简单地利用颜色来描绘音响系统性能，而是可以将该系统配置来展示音响系统性能的“有利程度”。在这种情况下，可能将希望的性能也可能将不希望的性能与标尺高低两端相关联。例如，声压级高低两级可能都不利于收听。不同于以声压标尺每端的不同颜色表示声压级标尺的高低两端，该系统将一种颜色用于位于声压级标尺中部的希望的声压级，将另一种颜色用于位于声压级标尺两端的不希望的声压级。
数据库包括所有相关的组件参数71(例如那些与音响系统组件关联的参数以及那些与音响系统模型关联的参数)。整个数据库太大而不能一次看完。提供了参数窗口70，其中显示数据库关联部分。在参数窗口70内可操作光标。如果需要，可以从参数窗口70滚动全部数据库。系统100的组件参数71包括各种特性的任一个，例如各音响系统组件65的大小、位置、以及材料组成，例如后墙距离100英尺、大小20英尺乘50英尺、材料-塑料、扬声器大小、位置、增益等等。
另外根据本发明的一种实施方式，与位于参数窗口70中的组件参数71相关的，还有参数细节210(参看图2)，其提供了每个组件参数71的替换输入。例如，对于墙壁的参数细节210可能包括：毯子、油毯、木质镶花、灰泥、夹板、镶板等等。参数细节210提供对于每个组件参数71的用户可选的详细输入数据选项。
可以通过在模型窗口60内选择音响系统组件65，而在组件参数71数据库中导航。然后，在参数数据库窗口70中加亮和/或显示与对应音响系统组件65关联的组件参数71。作为本发明一种实施方式提供的该导航特征为前面描述的交互式显示器的附加特征。
可替换地，音响系统设计人员通过点击或者双击可以在参数数据库窗口70中选择组件参数71，以改变组件参数71数据。进而，系统100在与选定组件参数71关联的模型窗口60内加亮音响系统组件65。可替换地，与数据库窗口内可见的参数关联的任何组件可以被加亮。根据选定了哪个组件参数71，模型窗口60内被加亮的音响系统组件65可以为音响系统元件(即音频组件)或者音响环境(即室内表面或者元件)。
属性窗口80(例如借助图形表示81)提供所计算的音响系统性能属性的各种图形表示。示例包括代表性时间响应、频率响应、调制传递函数、以及T60(例如突然关闭稳态音响之后声压减少60dB的时间间隔)的图示。
显示器30同时显示音响系统模型(例如音响系统组件65的三维表示)、音响系统组件65的至少一个组件参数71、以及属性窗口80中的音响系统性能属性的图形表示。同时描绘在图1三个不同窗口60、70、80中排列的这三个信息源使用户可能对音响系统配置变化进行几乎即时的评估，从而能够对音响系统的配置选项进行更彻底的评估。本发明的其他实施方式还包括不同组合和/或配置，例如配置来显示这三个数据源的三个分离的显示器/监视器、配置来包括/显示这三个数据源的单个显示器、或者本领域技术人员可能知道的能够同时显示这三个数据源的其他配置等等。
应该注意：言语可懂度表示言语可以被理解的程度。根据本发明的一种实施方式，言语可懂度基于调制传递函数；根据本发明的另一种实施方式，言语可懂度基于言语传输指数(speech transmission index)。除了以图形方式描绘言语可懂度之外，根据本发明的一种实施方式，该系统还可以被配置来利用音响系统模型的色彩浓淡(color shading)(例如棕色、茶色等等)描绘言语可懂度的差水平。
例如，在其中发生差言语可懂度的音响系统配置的情况下(例如，如果反射声在对可懂度有干扰的时间与水平上到达收听位置)，音响工程师能够容易地评估替换音响系统配置，以改进音响系统设计。参看图3。在该例子中，显示器具有三个窗口：模型窗口60、参数窗口70、以及属性窗口80。在展示音响系统组件65的模型窗口60中，为每个收听位置66计算的可懂度描绘覆盖在音响系统模型之上，其中可懂度水平以颜色在收听区域上绘出(例如可懂度越好越黄；可懂度越差越棕)。在显示器30中有光标，其选择待分析的收听位置66。将光标移动跨越音响系统模型会选择不同的收听位置66。
在性能属性窗口80中，系统100显示在模型窗口60中光标选定的收听位置66上的音响系统的所计算的代表性时间响应。在模型窗口60中将光标移动到不同的收听位置66会显示不同的代表性时间响应。相应地，音响工程师能够在模型窗口60中将光标移动到似乎具有更差可懂度的位置(例如，如在模型窗口60中的音响系统模型上覆盖的彩色图所标识的)。现在，该位置的时间响应在性能属性80窗口中是可见的。
在性能属性窗口80中，时间响应图展示了与选定收听位置66上离散声到达(例如直达与反射声到达)对应的一系列柱。音响工程师选择感兴趣的柱82(例如，音响工程师怀疑的对所计算的更差可懂度有贡献的柱)。作为响应，系统100在模型窗口中显示音响路径，其表示与该音响到达关联的从其起点(例如扬声器元件等等)到收听位置66的完整音响路径。
在观看了系统100的显示器30之后，音响工程师可以决定他希望如何修改该音响系统设计(即，通过以某种方式修改音频组件或者修改音响环境组件65或者组件参数71，或者通过添加或者去除音响系统组件)，以提高所计算的可懂度。
例如，音响工程师可能希望看到将吸音材料置于与所标识的路径相交的墙壁部分的效果。音响工程师可以在模型窗口中选择墙壁表面。进而，系统100在参数窗口中显示该墙壁表面的组件参数71。然后，音响工程师可以改变参数以得到更大的吸音效果。
音响工程师可以对参数进行的其他改变包括例如：改变扬声器的朝向、添加或者去除扬声器、调整对于一个扬声器或者多个扬声器组合进行的信号处理、或者改变音响系统模型的各个方面，例如反射表面的位置、诸如反射类型(镜面反射、漫反射等等)的表面材料性质、或者作为频率函数的吸音特性等。
在音响工程师修改表示墙壁的吸音特性的参数71之后，系统100立即开始计算新结果，如下详述。当计算完成时，在模型窗口60中，在音响系统模型(即，该音响系统的模型)上覆盖新的可懂度彩色图，并且在性能属性窗口80中展示新的时间响应数据。如果音响工程师希望改变多个不同的参数71，则每次输入新参数71时重新开始计算，如下详述。音响工程师能够迅速看到组件参数71的一个或多个变化对于音响系统性能产生的效果。可以对组件参数71变化尝试进行反复迭代，直至标识了所希望的配置为止。
改变组件参数71的过程由系统100的上述特征辅助进行，其中，当用户/音响工程师选择特定音响系统组件65时，对应的组件参数71被加亮，或者可替换地，当用户选择或者加亮或者标识系统的组件参数时，系统加亮或者标识关联的音响系统组件。
与系统通过在音响系统模型上覆盖音响系统可懂度的颜色描绘从而能够分析音响系统一样，系统100也可以将同样的覆盖方法/机制用于分析直达声与混响声的声压级、混响时间等等。
图4为根据本发明一种实施方式的用于设计音频系统的配置处理器运行的流程图400。该过程提供了一种方法，用来简化进行设计修改与性能评定的多次迭代的过程。通过减少用于评估替换设计配置的时间元素，音响工程师能够更精细地调整音响系统设计。开始，在步骤110，系统100接收用户输入，以修改音响系统组件65或者组件参数71。
在步骤120，系统100检查作为较早的用户输入的结果是否正在进行任何计算。如果正在进行较早的计算，则在步骤130，系统100放弃不再需要的任何计算。例如，如果音响工程师已经对音响系统组件65和/或组件参数等等迅速进行了一连串修改，则计算可能正在进行。如果没有计算正在进行，则系统行进到步骤140。
以如下方式设置系统100以通过其配置减少不必要计算的可能性，在该配置中，只进行那些依赖于对音响系统组件65和/或组件参数71等等的改变的计算。所进行的计算是基于以某种方式与音响系统模型的各种音响系统组件65和组件参数71相关的公式进行的性能属性的计算。这些公式包括依赖于音响系统组件65和组件参数71的变量、系数、和调节因子(modifier)或者运算符(公式元素)
在步骤140，标识公式。当对音响系统组件65或组件参数71进行改变110时，以某种方式依赖于所改变的音响系统组件65或组件参数71的公式元素可能改变。在添加或删除音响系统组件65的情况下，可能要添加或去除或重新排列现有公式中与被添加或删除的音响系统组件65相关的元素，或者可能形成全新的公式以表示改变后的音响系统模型。
在步骤150，检查选定的公式，以察看是否有任何变量、系数、或者公式元素发生了变化。在对音响系统组件65或组件参数71进行了改变之后(即用户数据输入被接受)，作为音响系统组件65或参数71变化的结果，如果公式中有任何元素改变，则在步骤160计算(或者重新计算)该公式。如果该公式以某种方式依赖于作为所接收的用户输入的结果的计算结果已经改变(或者将要改变)的另一公式，则也要计算(或者重新计算)该公式。如果在所标识的公式中没有任何元素(变量或系数)发生变化，或者如果该公式不依赖于来自作为所接收的用户输入的结果已经改变的另一公式的计算结果，则不计算(或者重新计算)所标识的公式。在步骤170，如果没有检查所有的公式，则系统100察看下一公式165，并且重复这一过程，直至检查完所有表示音响系统模型的公式为止。
在检查完所有公式之后，系统100在属性窗口80中显示180新的音响系统性能属性，和/或输出模拟音频信号90。虽然此处已经利用一次检查一个公式的迭代循环的例子描述了这一过程，但是本领域技术人员应该理解：有许多种方法来配置系统100执行所述功能。例如，在进行任何公式的计算或者重新计算之前，可以立刻检查较大的公式子集、或甚至所有的公式。
例如，对于特定音响系统模型与特定的收听位置，假定我们感兴趣的是代表性时间响应(例如表示为柱82，如上所述)。如果我们检查每个单独柱82，则可能出现以下情况：对于时间响应中所有柱的所有音响路径，特定的室内表面都不会交叉。例如，如果音响工程师要改变非交叉表面的材料性质，则对于感兴趣的时间响应没有影响。如果该特定表面的材料性质改变了，则该程序不会重新进行与所展示的特定时间响应相关的计算，这是因为所改变的室内参数未用于所讨论的响应的计算。可替换地，如果音响工程师改变了交叉墙壁表面的材料性质，则要进行与所展示的特定时间响应相关的计算。
例如，这一相同过程也适用于对于在特定代表性时间响应下每个单独柱的计算。例如，如果以感兴趣的柱标识的音响路径未与特定墙壁表面相交，则与特定音响路径关联的用来计算特定柱的公式不依赖于该特定墙壁表面的参数。在这种情况下，将不计算(或者重新计算)与代表性时间响应的该特定柱关联的公式。
根据本发明的一种实施方式，如上所述的公式计算/重新计算可以在后台进行。相应地，配置系统100，以进行不被任何同时进行的用户界面的输入/输出操作中断的计算/重新计算。系统100维护用户界面，从而该程序总是表现得有响应，即使在程序正在处理对于属性窗口80中的音响性能属性的计算期间也是如此。
除了描绘音响系统性能(例如以性能属性80等等的形式)之外，系统100还充当配置模拟器(例如，系统100的集成子系统执行配置模拟器功能)。系统100被配置为输出音频信号，该音频信号对于选定的收听位置而模拟在给定音响系统环境下运行的音响系统将在选定收听位置上产生的实际音响。为了进行这样的模拟，处理器20对由音频源提供的音频信号进行滤波，其中当收听者坐在选定收听位置上时，所使用的滤波传递函数对从各种音频组件到收听者耳中的传递函数进行建模。滤波器一般被实现为数字滤波器(一般为FIR滤波器)，其中滤波器的系数确定了滤波传递函数。经过滤波的信号可以被施加到输出机制40(例如一个或多个扬声器)，从而这些信号可以被呈现(rendered)为可听信号，以供音响系统设计者评估。所计算的滤波也应该考虑回放系统40的传递函数，使得收听者耳中的结果呈现信号正确地反映如果收听者位于正被模拟的真实声学空间中的所标识的收听位置上时将会出现的信号。如此提供的模拟音频信号41(在图1中示出)使用户能够通过收听来评估音响系统配置的有效性。该系统还被配置来同时显示一个或多个性能属性的图形表示以及与模拟音频信号41关联的音响系统组件65。
对于当用户物理位于在由音响系统模型表示的房间中的所标识的位置时所期望听到的用户音响进行模拟的过程被称为听觉实现。有许多已知方法可以构建用于听觉实现的滤波信号。例如，在Audio Engineering Society Preprint；3119(C-1)AES 91stConvention October 4-8，1991中可以找到对于听觉实现技术的讨论。本发明的模拟系统与任何已知听觉实现技术兼容。
一旦收到来自用户的改变音响系统组件或者参数的输入，系统100便开始对于每个被标识的收听位置计算新滤波系数集合。以上描述的用于计算(或者重新计算)表示音响系统模型的性能属性的公式的过程也可适用于对于与被标识的收听位置关联的滤波器组系数的计算。
系统100提供一种用户评估多个收听位置的机制，其中这些位置可以都在单个音响系统配置之内，或者可以跨越在系统100的存储设备50中存储的多个替换音响系统配置而分布。该机制允许用户依次播放多个模拟信号，以进行呈现与评估。通过这种方式，系统100提供一种对单个音响系统配置内的各种收听位置进行收听者比较的机制。另外，系统100允许用户在多个不同的音响系统配置之间进行比较，这会提高用户评估不同的可能音响系统设计的能力。相应地，如图4的步骤190中所示，音响系统从一个或多个存储(例如存储在存储设备50中)的音响系统配置回放对于收听位置的模拟。
系统100提供各种回放控制，以辅助用户/音响工程师对替换音响系统配置的有效性进行比较和评估。例如，在图5中，示出了收听位置66的列表500。作为用来构建音响系统模型的初始输入数据(组件、参数等等)的一部分，用户选择在列表500中示出的收听位置。如果希望，该列表还可以在以后由用户更新。由系统100计算并且存储用于对这些标识的收听位置的每个进行可听模拟的滤波器的滤波系数。相应地，可以基于用户对于收听位置66的选择而依次回放单独模拟音频信号41。
图5示出了示范性的未选定收听位置502复选框以及选定收听位置504复选框。利用关联复选框选择或不选择收听位置会向要呈现与评估的收听位置列表添加或者从中减去收听位置。
图5还示出了采样工具复选框501。除了用户在音响系统模型初始配置期间定义的已经建立的收听位置66之外，系统100还提供了一种方法来当场(on-the-spot)指定用于回放的附加收听位置。相应地，用户可以通过在系统模型中所希望的采样收听位置上点击采样工具光标来指定这样的临时收听位置(即采样收听位置)。以后，通过在采样工具复选框501上点击，用户可以在回放音频信号41的列表500中包括采样收听位置。当回放时，系统100加载模拟与回放音频信号41所需的任何文件(例如滤波系数集合)。
本发明的其他特征还包括按照收听位置列表500的前向或逆向而顺序回放所有或者部分模拟信号列表的能力。根据本发明的一种实施方式，系统100包括回放控制窗口550，如图6所示。回放控制窗口550包括控制按钮512、514，用来控制进行音频模拟的顺序。回放控制窗口550还包括静音控制516，用来禁止音频模拟。回放控制窗口550还可以包括用于控制例如增益、音量、停止等等可听模拟的其他控制。
由此，如上详述，本发明的实施方式提供了用于辅助设计音频系统的处理的方法与机制。虽然参照其优选实施方式具体示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解：在不脱离权利要求限定的本发明的精神与范围的情况下，可以进行各种形式与细节的修改。
例如，此处公开的本发明实施方式的结构包括计算机程序产品，其具有包括在其上编码的计算机程序逻辑的计算机可读介质。当在至少一个处理器上执行时，该计算机程序产品使该处理器执行这里表示为本发明实施方式的操作(例如方法)。本发明的方法实施方式可以由计算机软件和/或介质或通信装置中的硬件机制实现。应该理解，除了上述实施方式之外，本发明的系统100还可以严格实现为软件程序、软件与硬件、或者单独的硬件。

Claims (32)

1.一种可用于音响系统设计的显示器，其中该显示器被配置为同时展示：
音响系统模型，其中该音响系统模型包括音响系统组件，其中该音响系统组件进一步包括音频组件与音响环境组件；
多个参数，其中所述多个参数与至少一个音响系统组件关联；以及
所计算的音响系统性能属性的图形表示，其中所计算的音响系统性能属性依赖于所述多个参数中的至少一个。
2.如权利要求1所述的显示器，进一步包括多个参数细节，其中所述参数细节包括与参数关联的输入选项。
3.一种用于音响系统配置处理的方法，该音响系统具有音响系统模型、多个音响系统组件与多个参数，该方法包括以下步骤：同时显示所述音响系统模型、所述多个音响系统组件、所述多个参数、以及音响系统性能属性，其中所述音响系统性能属性依赖于所述多个参数中的至少一个。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括以下步骤：
接收来自用户的输入，其中该输入修改了以下之一：音响系统组件以及音响系统组件的参数；
响应于所接收的用户输入，在没有用户其他干预的情况下，重新显示新计算的音响系统性能属性。
5.如权利要求4所述的方法，其中在重新显示的步骤中，所重新显示的音响系统性能属性依赖于用户输入。
6.如权利要求4所述的方法，其中在重新显示的步骤中，对于新计算的音响系统性能属性的计算在后台进行。
7.如权利要求4所述的方法，其中在重新显示的步骤中，当收到来自用户的新输入时，放弃对于音响系统的新计算的音响系统性能属性的计算。
8.如权利要求3所述的方法，进一步包括以下步骤：响应于用户对参数的选择，向用户标识与选定参数关联的音响系统组件。
9.如权利要求3所述的方法，进一步包括以下步骤：作为对用户选择音响系统组件的响应，向用户标识与选定音响系统组件关联的参数。
10.如权利要求3所述的方法，其中所显示的音响系统性能属性包括具有至少一个反射音响标识符的代表性时间响应。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括以下步骤：
接受用户对于反射音响标识符的选择；以及
显示与选定反射音响标识符关联的音响路径的音响系统模型中的图形表示。
12.如权利要求4所述的方法，其中在接收步骤中，用户输入修改音响系统组件，进一步包括以下步骤：将用户对于音响系统组件的修改转换为改变后的参数。
13.如权利要求12所述的方法，其中用户对于音响系统组件的修改包括：
将音响系统组件拖曳到显示器屏幕上的新位置。
14.如权利要求3所述的方法，其中音响系统模型具有多个收听位置，该方法进一步包括以下步骤：
接受用户对于收听位置的选择；以及
显示与选定收听位置关联的所计算的音响系统性能属性。
15.如权利要求14所述的方法，其中在显示步骤中，该音响系统性能属性包括以下之一：
作为频率函数的直达声压级、作为频率函数的混响声压级、可懂度、代表性时间响应、调制传递函数、以及混响时间。
16.如权利要求3所述的方法，进一步包括以下步骤：
在音响系统模型上叠加彩色图，其中，该彩色图中每种不同的颜色表示音响系统性能属性的不同水平的有利程度。
17.如权利要求16所述的方法，包括以下步骤：用基本类似的颜色表示音响系统性能属性标尺的高低两端。
18.如权利要求3所述的方法，其中所显示的音响系统性能属性包括具有至少一个反射音响标识符的代表性时间响应，该方法进一步包括以下步骤：
在所显示的音响系统模型上覆盖以颜色绘出的可懂度数据。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括以下步骤：
基于以颜色绘出的可懂度数据，标识音响系统模型中具有差可懂度的位置；
由用户选择具有差可懂度的位置，以及
在不需要用户进一步动作的前提下，显示与选定位置关联的代表性时间响应。
20.一种用于音响系统配置处理的方法，该音响系统包括多个音频组件与多个音响环境组件，其中每一个组件都有与其关联的参数，该方法包括以下步骤：
接收来自用户的输入数据，该输入数据包括所述音频组件与音响环境组件的参数，该输入数据指定音响系统设计；
基于输入数据显示性能属性数据；
接收来自用户的对于输入数据的改变；以及
如果改变后的输入数据使得与所显示的性能属性数据关联的公式的至少一个元素发生变化，则基于改变后的输入数据而显示新的性能属性数据。
21.如权利要求20所述的方法，其中当收到来自用户的对于输入数据的新改变时，所述显示新性能属性数据的步骤被可选地放弃。
22.一种集成配置模拟设备，包括：
存储设备，用来存储多个预先定义的音响系统配置，其中每个音响系统配置都包括音响系统组件以及关联的参数；
滤波器，用来对由音频源提供的音频信号进行滤波，其中所述滤波器具有与预先定义的音响系统配置关联的系数，其中所述系数确定滤波器的频率响应；
处理器，用来处理由用户启动的对于以下之一的改变：音响系统组件以及关联的参数，其中当收到所述改变时，该处理器确定新的系数集合；以及
输出机制，被配置来输出经过滤波的音频信号，其中由输出机制输出的音频信号由具有所述新系数集合的滤波器进行滤波。
23.如权利要求22所述的配置模拟设备，其中在由用户启动的对于参数的改变被处理之后，在没有用户进一步干预的前提下，所述新系数集合由处理器确定。
24.如权利要求22所述的配置模拟设备，进一步包括显示器，其中该显示器在输出机制输出音频信号的同时显示音响系统性能属性的图形表示。
25.一种利用配置模拟器来模拟音响系统性能的方法，包括以下步骤：
指定包括音响系统组件的音响系统配置；
基于该音响系统配置，模拟当用户物理上位于在与音响系统配置关联的音响系统模型中的标识的收听位置时用户将会听到的音响；
在不进行其他设置操作的前提下，通过输出设备回放模拟结果，以供收听者评估；以及
显示：
1)音响系统模型，该音响系统包括至少一个音响系统组件，
2)与音响系统组件关联的至少一个参数；以及
3)音响系统性能属性的图形表示。
26.如权利要求25所述的模拟音响系统性能的方法，其中所述显示步骤进一步包括：加亮与所标识的收听位置关联的音响系统模型的一部分。
27.如权利要求25所述的模拟音响系统性能的方法，其中所述显示步骤进一步包括以下步骤：显示用户定义的可以对其进行音频模拟的收听位置的列表。
28.如权利要求27所述的模拟音响系统性能的方法，其中所述回放步骤进一步包括：按照由用户确定的顺序回放模拟结果。
29.如权利要求27所述的模拟方法，其中所述显示步骤进一步包括以下步骤：
在音响系统模型中选择临时收听位置；以及
将该临时收听位置添加到用户定义的收听位置列表中。
30.如权利要求22所述的配置模拟设备，进一步包括显示器，用来显示用户定义的可以对其进行音频模拟的收听位置的列表。
31.如权利要求30所述的配置模拟设备，进一步包括回放控制器，用来按照由用户确定的顺序回放模拟结果。
32.如权利要求30所述的配置模拟设备，进一步包括选择控制器，用来在音响系统模型中选择临时收听位置，并且将选定的临时收听位置添加到用户定义的收听位置列表中。
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