CN1762179B

CN1762179B - 阵列型声系统调定方法

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Publication number: CN1762179B
Application number: CN2004800070278A
Authority: CN
Inventors: A·霍利; P·T·特罗顿; D·C·W·理查兹; D·C·图尔纳
Original assignee: 1 Ltd
Current assignee: Cambridge Electromechanical Integration Co ltd; Yamaha Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2024-01-19
Also published as: WO2004066673A1; ATE425641T1; EP1584217B1; CN1762179A; EP1584217A1; GB0301093D0; KR101125468B1; JP4365857B2; KR20050095852A; DE602004019885D1; US20060153391A1; JP2006516373A; US8594350B2

Abstract

公开了一种用于配置声投射器使得它适合于包括环绕声的各种各样功能的方法。所述方法允许半自动地或者自动地完成配置，其方法是：声投射器发射测试信号，并由一个或多个微音器接收这些信号，以便检测房间内主要反射面的位置和角度。在推荐的实施例中，利用运动的定向声束扫描房间，并在微音器处检测声束的第一次反射，以便对声束的全部或者大部分可能的角度确定反射面离开声投射器的距离。

Description

阵列型声系统调定方法

技术领域

本发明涉及包括声换能器阵列的装置，所述声换能器能够接收音频输入信号并以适合于家庭娱乐或者专业声音再现应用的音量产生可闻的声束。更具体地说，本发明涉及用于配置这样的装置的方法和系统。

背景技术

共同拥有的国际专利申请WO 01/23104和WO 02/078388描述了换能器阵列及其达到各种各样效果的应用，这些公开附此作参考。它们描述了用于接收输入信号、对其进行若干次复制并在将它们路由到相应的输出换能器之前改变每一个所述复制品，以便建立所需的声场的方法和设备。除了别的之外，所述声场可以包括定向可控波束、聚焦波束或者模拟声源。上述及其他相关应用的方法和设备在下文中称作″声投射器″技术。

传统的环绕声是通过在包围听众位置(亦称″悦耳点″)的适当的位置上放置扬声器而产生的。一般，环绕声系统使用位于前半空间的左、中和右扬声器并在后半空间使用两个后扬声器。术语″前″，″左″，″中″，″右″和″后″是相对于所述听众位置和方向而定的。往往还设置次低音扬声器，而且一般规定，所述次低音扬声器可以设置在聆听环境中的任意位置。

环绕声系统对输入音频信息进行解码，并使用解码后的信息在不同的声道当中分配所述信号，每一声道一般通过一个扬声器或者两个扬声器结合发射的。所述音频信息本身可以包括用于几个声道中每一个的信息(象杜比环绕声5.1中那样)或者只用于这些声道中一些声道的信息，同时其他声道是模拟声道(象Dolby Pro逻辑系统中那样)。

在所述共同拥有的公开的国际专利申请WO 01/23104和WO02/078388中，声投射器通过发射声束，每一个都代表上述声道中的一个并从诸如天花板和墙壁这样的表面把声束反射回听众，产生环绕声环境。听众感觉所述声束就像是从定位在发生最后一次反射的点或者其后的声源的声学镜像发射的。其优点是，在房间内只利用一个单一的装置就可以建立环绕声系统。

然而使用声束反射的声投射器系统只有受过训练的的安装者和受到密切指导的用户才能安装，所以仍旧希望为受过较少训练的人员或者水平一般的最终用户简化调定程序。

与声投射器调定相联系的问题与某些旨在部分地或总体重构波场的已知的方法无关。在后一类方法中，它试图记录听众位置上整个波场。为了再现，以一种在所需的位置上最大限度地接近所需的波场的方式控制若干个扬声器。尽管这些方法固有地记录从房间或者音乐厅内不同的反射器的反射，但并不试图从这些记录推断声投射器的控制参数。本质上，所述波场重构方法对房间的实际的几何形状″一无所知″，因此不能用在本发明所涉及的问题。

调定声投射器的一个重要方面是为每一输出声道(声束)确定适当的或者最佳波束转向角，使得零次、一次或多次(从墙壁、天花板或物体)反射之后，所述声束主要从所需方向(一般对于中央声道从正面、对于左和右正面声道从正面两侧，而对于后左和右声道从听众后面两侧)抵达听众。所述调定的第二个重要方面是，在每一个发射的声束中安排相对延迟使得它们在时间上同步地到达听众，因此，这样选择所述延迟，以便补偿声投射器阵列和听众之间经由其不同路径的不同路径长度。

要通过尝试法以外的方法完成所述调定任务，重要的是，有关包围所述声投射器和听众的聆听环境，一般是聆听室和家庭配置，一般是客厅的几何形状的详细信息。另一个重要的信息是听众和声投射器在所述环境中的位置，以及周围环境的反射表面属性，例如，墙壁材料、天花板材料和覆盖物。最后，需要知道所述环境内声音反射物和/或声音阻碍物的位置，以便能够避免声束路径意外地与这样的障碍物相交。

发明内容

本发明提出使用一种或者两种或两种以上以下方法的组合，以便简化声投射器的安装：

第一种方法是使用电子介质形式的调定指南，诸如CDROM或者DVD或者印刷的手册，最好由视频显示器支持的电子介质形式的调定指南。向用户询问一系列问题，包括以下细节：

声投射器安装位置；

房间的形状和尺寸；和/或

从声投射器到聆听位置的距离。

权项33中提出对用于达此目的系统的权利要求。

可以或者通过一系列公开的问题(诸如在专家系统中那样)或者通过提供可能的答案组合的有限选择机会(为清楚起见还包括例图)来做到这一点。

从所述信息中，可以为每一个声道预先选定少数几个潜在的波束方向，加以存储，例如采用清单的形式。然后，声投射器系统可以产生限带噪声的短脉冲串，在这些潜在方向中的每一个重复循环。对于每一个方向，向用户询问，以便例如通过激活按钮来选择一个(主观的)最好的波束方向。所述步骤可以重复迭代以便细化所述选择。

在不使用麦克风的情况下，可以询问用户以便从菜单选择每一面墙壁和天花板的表面类型。所述选择连同前一个步骤建立的转向角一起，可以用来推算近似的等式曲线。可以利用类似的叠代方法来实现声道之间的延迟和音量匹配。

第二种方法是利用任选地通过输入插口连接到所述声投射器的麦克风。这允许采取更自动化的方法。可以用定位在房间中一个点例如，在主要的聆听位置或者在所述声投射器本身上的全向麦克风，自动地测量大量波束角度的脉冲响应，而且可以求出一组反射声音清晰而宏亮的局部最佳值。可以通过把麦克风定位在聆听区域其他部分进一步进行自动化测量，细化所述清单。此后可以或者通过要求用户指定每一个波束出现的方向，或者通过询问有关几何结构的问题并导出波束途径来把最佳波束角度赋予每一个声道。在进行测量以前询问用户某些初步的问题将能够缩小搜索区域，从而缩短时间。

第三种方法(更自动化，因而更快，对用户更友好)包括测量面板上若干个单一的换能器和聆听位置上的麦克风之间的脉冲响应的步骤。通过把所测量的脉冲响应分解为各个反射并利用模糊聚类或者其他适当算法，即可推导出所述房间内关键反射面(包括天花板和侧壁)的位置和方向。还可以准确地和自动地求出麦克风相对于声投射器的位置(因而聆听位置)。

第四种方法是用声束″扫描″所述房间，并利用麦克风检测首先到达的反射。首先到达的反射将从最近的目标到来，于是当麦克风定位在所述声投射器上时，可能推导出每一个波束角度离声投射器最近的物体。此后可以从所述″第一反射″数据推导出所述房间的形状。

在权项1至32中提出对这些方法的权利要求，而在权项34至39中提出对相应的设备的权利要求。

可以以与一种方法组合的形式使用这里描述的任何一种方法，所述一种方法或许用来证实以前所用方法的结果。在冲突的情况下，声投射器本身可以决定哪些结果更准确，或者可以向用户询问问题，例如借助于图形显示。

可以这样构造所述声投射器，以便提供其感觉的环境的图形显示，使得用户可以确认声投射器已经正确地检测出主要反射面。

从以下参照所附的原理图对非限制性示例的详细说明，本发明的这些及其他方面将变得显而易见。

附图说明

图1是按照本发明的声投射器系统的典型调定的原理图；

图2示出具有安装在其正面的麦克风的声投射器，并示出从墙壁的漫反射和镜面反射、返回到所述麦克风的漫反射；

图3是方框示意图，示出推导第一漫反射时间以便检测所述聆听室内的表面所需要的一些部件；

图4是一系列曲线图，表示重叠形成所述麦克风输出的发射脉冲和不同的反射脉冲；

图5示出扫描房间一角的声束；

图6示出根据所述麦克风检测出的第一反射时间算出的图5的固态表面离开所述声投射器的距离；

图7示出在所述波束扫描图5所示的角落时麦克风接收到的信号振幅；

图8是显示在麦克风处记录的对由声投射器系统的换能器发射的声音信号的响应的曲线图；

图9是理想化房间的模型化脉冲响应；

图10A至10E示出对从所述声投射器系统的不同的换能器发射的信号的记录的响应进行的聚类分析的结果；以及

图11概述按照本发明的方法的一般步骤。

具体实施方式

结合共同拥有的申请WO 01/23104 and WO 02/078388所描述的数字声投射器，能够最好地说明本发明。WO 01/23104的图21表示可能的配置，尽管所示反射器可以由房问的墙壁和/或天花板提供。WO02/078388的图8表示这样的配置。

参见附图的图1，数字扬声器系统或者声投射器10包括换能器或者扬声器11的阵列，这样控制所述阵列，以便以波束或者多个声束12-1、12-2的形式发射音频输入信号。可以把声束12-1、12-2定向在所述阵列正面半空间中的任意方向(在极限范围内)。通过使用仔细选择的反射途径，听众13将感觉所述阵列发射的声束就像是源自它的最后反射位置，或者更精确地说，源自所述阵列的由墙壁反射的图像(类似于镜像)。

图1中示出两个声束12-1和12-2。第一波束12-1射向作为房间一部分的侧壁161并向听众13的方向反射。听众感觉所述波束就像是源自定位于反射点17的后方或前方的阵列的图像，因此来自右方。用虚线表示的第二波束12-2抵达听众13以前受到两次反射。但是，由于最后的反射发生在后角落，所以听众将感觉声音就像是从他或者她的后面的声源发射的。WO 02/0783808的图8中也示出了这种配置，并且对所述实施例的描述涉及这种配置并被包括在本文中作参考。

尽管声投射器有许多用途，但是它可以特别有利地用来代替传统的环绕声系统，后者使用几个单独的扬声器，一般放置在聆听位置周围的不同的位置上。数字声投射器通过为环绕声音频信号每一声道生成射束，并使那些射束指向适当的方向，在所述聆听位置上建立真实的环绕声，而不需要其他扬声器或者附加的接线。

在上面引述的国际专利申请WO 01/23104和WO 02/078388中描述了声投射器系统的各部件，因而涉及这些申请。

下面描述在装有声投射器的房间内导致自动化识别诸如图1中的侧壁161的反射面的步骤。

对于随后的方法，假设声投射器面板的中心定位在坐标系的原点上，并位于yz平面，y轴指向听众的右侧，而正z轴指向上方，正x轴指向听众的方向。

后面将描述一个利用声投射器和接收麦克风的方法，所述麦克风位于聆听环境内某处，最好在声投射器本身内，并且最好在声投射器阵列的中心，同时，其最敏感的接收方向向外并与声投射器的前表面成直角，以便测量所述房间/环境的几何形状以及相关位置和表面的声学特性。

所述方法最初可以设想为利用声投射器作为声纳(SONAR)。做到这一点的方法是，利用所述阵列结构允许的最高工作频率，在不明显产生侧瓣(例如，对于换能器间隔为40mm的阵列约8KHz)的情况下，从所述声投射器发射阵列形成方向准确可控的波束宽度窄的(例如，理想的是在1和10度角宽之间)声束，在选择的方向上发射声音脉冲，而同时用所述麦克风检出反射、折射和衍射回来的声音。从声投射器阵列(Array)发射脉冲到麦克风(Mic)接收任何返回脉冲之间的时间Tp，给出对特定返回信号所行经的路径长度Lp的良好估计，其中Tp＝Lp/c0(c0是声音在环境空气中的速度，一般为340m/s)。

类似地，由Mic接收的脉冲的振幅Mp给出有关所述声音从所述阵列Array到Mic的传播路径的附加的信息。

通过选择脉冲从所述阵列发射的方向的范围，确定Mic收到的振幅和脉冲传播时间，便有可能确定有关聆听环境的大量信息，并如将要表明的，信息足以允许在大多数环境下自动调定所述声投射器。

几个实际困难使刚才描述的程序复杂化。第一是，尺寸上明显地小于一个声音波长因而是平滑的所述表面将主要产生镜面反射，而不是漫反射。于是，碰在墙壁上的声束往往被墙壁反射，就像是所述墙壁是声学反射镜，而且一般从所述墙壁反射波束不会直接返回所述波束的声源，除非入射角度约为90度(两个平面上都是)。于是，房间的最大部分可以看作是不能直接被声纳系统检测出的，正如所描述的，只有多次反射的波束(离开所述房间内几个墙壁和/或地板和/或天花板和/或其他物体)回到检测用的Mic。

第二个困难是，在任何真实的环境下周围噪声电平都不会是零，总有背景音频噪声，而且一般会干扰对来自所述阵列的声束反射的检测。

第三个困难是，来自所述阵列的声束被衰减，在被Mic接收之前它们传播的路径越长衰减越严重。在给定背景噪声电平的情况下，这将降低信噪比(SNR)。

最后，所述阵列Array不会产生完美的单方向声束，即使在较低的频率下，也会有某些散射和侧瓣发射，而且在正常反射典型的聆听室环境中，这些寄生(非主要的波束)发射将找到多个并行的路径返回Mic，它们也干扰对指向目标的波束的检测。

我们现在描述几个对上述问题的解决方法，它们可以单独或者以组合的方式用来减轻这些问题。在下文中，我们用″脉冲″表示一般为正弦曲线波形的声音短的脉冲串，一般有几个到许多个周期长。

在从所述阵列Array发射一个脉冲之后，所述Mic上收到的信号一般不是所发射的信号的被简单地衰减延迟的复制品。而是因为所发射脉冲被所述房间环境中的许多表面多路径反射，所述Mi c收到的信号将是所发射脉冲的多个延迟、衰减后并且在频谱上发生了不同改变的复制品的重叠。一般，这些与Mic的位置相交的多路径反射中的每一个，都由于它的可能涉及非常多次反射的特定路径而具有独特的延迟(从所述阵列Array的过渡时间)；由于它在前往Mic的旅程中遇到的不同的吸收器、由于所述波束散开和由于通过所述(反射)路径Mic偏离波束的中心轴的数量、以及由于类似的原因独特频谱的滤波或者整形而具有独特的振幅。因此，收到的信号非常复杂，难以在其整体上加以解释。

在传统的声纳系统中，使用定向发射天线来发射脉冲，并使用定向接收天线(通常和发射所用的是同一天线)来采集能量，主要从发射波束的同一方向接收。在本发明中，接收天线可能是简单的麦克风，名义上是全向的(通过与所关心的波长相比使它的实际尺寸小就很容易地达到)。

可以只用一个(或者几个)专用麦克风作为接收机，其麦克风是所述阵列Array的一部分，尽管它(它们)最好实际上可以与所述阵列Array处于同一位置。

这里所描述的方法依赖令人惊讶的事实，即，没有一个声反射是全镜面反射，总是伴有某些漫反射。因而，若把声束射向与声源不成直角的平坦表面，则某些声音仍旧被反射回到声源，不管入射角大小。但是，若所述反射面名义上是″平坦的″(这在实践中意味着，与射向所述平面的声音的波长相比，其对平面性的偏离是小的)，那么，所述返回的信号将随着角度偏离法向入射而迅速减小。例如，在8KHz下，因为此时空气中的波长约42mm，所以在一般家庭房间中大部分的表面在名义上都是″平坦的″，于是木材、石膏、油漆表面、大部分织物和玻璃在所述频率下占优势的是镜面反射器。这样的表面具有一般在1mm尺度的粗糙度并在高达42x8KHz-330KHz的频率下大致表现为镜面反射。

结果，直接从房间的大部分表面返回的信号只是入射声能量的非常小的部分。但是，若这些可检测出，则由于以下原因从反射确定房间的几何形状将大大地简化。对于严格定向的波束(例如，几度的波束宽度)，最容易反射到所述Mic的一般是来自所述发射波束与所述房间表面的第一个触点。尽管所述回波可能具有小的振幅，但是可以相当确定地假定，它的到达所述Mic的时间是在所述发射波束的方向上到所述表面的距离的良好的指标，尽管随后有时还会有强得多的(多路径)反射。于是第一反射的检测便允许声投射器忽略多路径反射的复杂的路径，并简单地构建所述房间在每一个方向上延伸多远的映射，在本质上，通过用波束对所述房间进行光栅扫描并检出每一角度位置上第一返回时间。

图2示出在正面中心位置具有麦克风120的声投射器100。尽管在图2中麦克风120表示为伸出的，但是它在实践中可以与声投射器100的正面面板齐平，与换能器阵列在同一平面上或者甚至在所述阵列平面后面。所述声投射器表示为使波束130向左(观看图2时)射向墙壁160。图中示出这样聚焦的波束130，即，其焦点170在墙壁的前面，这意味着它先收敛然后发散，如图2中所示。当波束与墙壁互相作用，它产生其反射角等于入射角的镜面反射140。于是，镜面反射类似于镜子上的光学反射。同时，产生较弱的漫反射，某些漫反射的声音表示为150，被麦克风120拾取。

图3示出用于所述调定程序的一些部件的示意图。脉冲发生器1000产生相当高频率的，例如8khz的脉冲(短的波串)。在所述示例中，所述脉冲具有这样的包络线，即，在其持续期间它的振幅平滑增加，然后平滑减小。所述脉冲被馈送到数字声投射器作为输入，并以定向波束130的形式由声投射器的换能器输出。波束130在墙壁160上经受一次漫反射，其一部分变成漫反射150，被麦克风120拾取。应当指出，为清晰起见，图3示出其方向不同于入射波束130的部分漫反射150。在实践中漫反射150的相关一部分是在麦克风120的方向，并当麦克风位于DSP100面板上时，如图2所示，反射150与发射波束130在同一(相反)方向上。来自麦克风120的信号馈送到麦克风前置放大器1010和其上的信号处理器1020。信号处理器1020还从脉冲发生器1000接收原来的脉冲。利用所述信息，所述信号处理器可以确定发射所述脉冲和在麦克风120上接收第一漫反射之间消逝的时间。信号处理器1020还可以确定所收到的反射的振幅，并将其与发射脉冲比较。在波束130扫描整个墙壁160时，接收第一反射时间上的改变和振幅可以用来计算墙壁160的形状。在图3所示的房间数据输出块1030中计算所述墙壁形状。

图4说明在所述麦克风上收到的信号如何由若干个由于不同的路径长度而具有不同的传输距离的脉冲组成。图4所示脉冲200是发射脉冲。脉冲201、202、203和204是发射脉冲200从不同的物体/表面在离所述阵列不同的距离被反射的四个单独(可能非常多个)的反射。同样地，脉冲201至204在不同的时间到达所述麦克风。由于不同的入射角和反射它们的表面的表面特性，所述脉冲还具有不同振幅。信号205是在所述麦克风收到的组合信号，它包括反射201至204在所述麦克风的位置上相加/相减的结果。本发明解决的问题之一是如何解释在所述麦克风收到的信号205，以便获得有关所述房间几何形状有用信息。

在所述房间内不可避免有障碍物(诸如家具)和开孔(例如，打开的门和窗)，而且这些一般会分别得出强的回波(因为家具是相当″结构性的″而且反射面具有许多方向)和弱的或者缺失的回波。在从第一回波数据确定所述房间几何形状时，必需准备识别并非所述房间本身的一部分的″杂波″。可靠地识别表面和从房间反射中分离杂波的某些方法如下所述，

距离选通：

在完成脉冲从所述阵列发射之后某段时间之前，断开接收机(关闭所述″门″)，以便避免所述检测器由于来自所述阵列的高电平发射而饱和和过载；

然后接通接收机(打开所述″门″)一个时段(检测时段)；

然后再一次断开所述接收机，以便阻塞随后的和或许强得多的回波；

由于采用距离选通，所述接收机除了所述一个时段外都是盲的，但是它屏蔽了这段时间以外的假信号；在借助于声音速度而与距离有关的时间内，所述接收机对于来自从所述阵列算起的选定距离范围内的信号基本上是接通的，从而排除了长距离传播的多路径反射。

波束焦点：

在所述阵列能够在离开所述阵列特定距离处聚焦的地方，通过调整波束焦点使得波束焦点与在所述波束中第一检测出的反射器的距离一致，可以显著地改善来自弱的第一反射的信噪比。这增加所述反射器上的能量密度，于是，增大了散射/漫射回波的能量振幅。反之，来自主波束外面的干扰/假回波一般都不会被这样的波束聚焦增强，于是，增强了所述系统对真正第一回波的判定力。于是，不聚焦在所述表面的波束可以用来检测一个表面(如图2所示)，而聚焦的波束可以用来确认所述检测结果。

相位相干检测：

若第一回波信号的信噪比非常低，则被调谐成主要只对与来自离开所需的第一回波靶特定距离的信号同相的回波能量敏感的相位相干检测器，将抑制相当大部分与所述阵列发送信号不相关的背景噪声。本质上，若在距离Df在对应于目标第一反射时间Tf检测到弱回波，则可以算出，所述发射信号若延迟一段时间(Tf)将会具有什么相位。于是，将回波信号乘以所述发射信号的类似地相移后的形式，将会从所述范围有效地选择真实的回波信号而抑制来自其他范围的信号和噪声。

线性调频脉冲：

或者受到其技术能力(例如，额定功率)的限制，或者受到调定操作过程中可接受的噪声电平的限制，在调定方式下将存在所述阵列可以工作的某种最大发射振幅。在任何情况下，对发射信号电平都会有某些实际限制，它们自然会因为噪声而使弱反射的检测受到限制。传输脉冲中的总发射能量与所述脉冲的振幅的平方和脉冲长度的乘积成正比。一旦振幅已经最大化，增大所述能量的唯一办法就是延长所述脉冲。但是，所描述技术的距离分辨率与脉冲长度成反比，因而任意延长脉冲(以便提高接收的信噪比)是不可以接受的。若在从所述阵列发送脉冲的过程中不是发射恒定频率的声调，而是使用线性调频脉冲信号，一般在所述脉冲过程中频率逐渐降低，而且若在所述接收机使用匹配滤波器(例如，频率越高延迟时间越长的色散滤波器)，则所述接收机可以在时间上有效地压缩长发送脉冲，把信号能量集中在较短的脉冲中，但是不影响(不相关的)噪声能量，于是，改善信噪比，而同时达到与所述压缩后的脉冲长度，而不是所述发送脉冲长度成正比的距离分辨率。

所述声投射器可以使用一个、一些或者上述全部信号处理策略的组合，以便可靠地从所述阵列发射波束与所述包围房间的环境的第一次碰撞推算第一回波漫反射信号。然后可以用所述回波信号信息来推算所述房间环境的几何形状。现将描述一系列反射条件和用于分析所述数据的策略。

连续平滑平表面：

在所述房间环境内用来自所述阵列的波束(Beam)探测的连续平滑表面(诸如平坦的墙壁或者天花板，在波束撞击所述表面的地方，所述表面比所述波束尺寸大得多)将根据以下因素给出某个第一回波信号振幅(Return)：

所述表面的属性(假定是平滑的)；

所述表面的平面和所述波束的轴(Beam Axis)之间的最小角度(Impact Angle)；

波束撞击点中心(Beam Centre)离开所述阵列(Array)中心的距离(Target Distance)；

(和任何干扰杂波，诸如小的家具障碍物等，可能它从所述阵列向外的路径，又在到所述Mic的回波路径散射一些波束，但是还不大到足以模糊所述Mic和Array的表面)。

当所述MIC位于所述Array面板上时，脉冲从阵列的发射和所述Mic对回波的接收之间的延迟(Delay)与靶距离(Target Distance)成正比。

撞击角度是所述阵列相对取向、所述表面和所述波束转向角(作为方位角和高度角的组合的波束角度)的简单函数。

于是，若所述波束在整个所述表面上的任何这样的位置平滑地转向，则所述回波也将在振幅上平滑地变化，而所述延迟也平滑地变化。于是，在所述波束的方向上大的、平滑的连续表面的特性标记是，所述回波和延迟随着波束角度小的改变而平滑地变化。在任何给定的波束角度下，离所述表面的距离直接由Da＝cxDelay给定，式中c是声音的速度，对于良好近似来说c是已知常数(在实际的实现方案中，在要求高精度的地方，可以利用众所周知的方程式和来自内部温度计和/或大气压力传感器读数就周围温度或者周围压力对所使用的c值进行修正)。

在推荐的实际方法中，通过将波束转向到可能的位置来定位所述环境中大的、平滑表面，以便寻找这样的表面(例如，所述阵列正前方、离所述阵列两侧大约45度，以及所述阵列水平轴上面和下面大约45度)。在每一个这样的位置上，寻找回波，若发现有，则可以如上所述把波束聚焦在与所述延迟对应的距离，以便改善信噪比。此后，在连续地校准焦点距离来对应实测延迟的同时，令波束平滑地横过这样的位置进行扫描，并随着变动波束角度记录延迟和回波。若这些变动是平滑的，则在这些位置上极有可能存在大的平滑表面。

这样的大的平滑表面相对于所述阵列平面的角度Ps可以估计如下。对于所述表面的检测区域内2个相隔足够远的位置，直接从阵列配置和回波信号测量距离D1和D2以及垂直平面内(亦即，波束角度A1和A2具有零的水平差值的平面)的波束角度A1和A2。然后所述几何形状给出Ps的垂直分量角度Pvs为：

Pvs＝tan^-1((D2SinA2-D1SinA1))/(D1CosA1-D2CosA2))

若通过以同一垂直波束角度用所述波束扫描至两个位置A3和A4，重复所述过程，给出回波距离D3和D4，则Ps的水平分量角度Phs由下式给出

Phs＝tan^-1((D4SinA4-D3SinA3))/(D3CosA3-D4CosA4))

在实践中，任何这样的测量都将受噪声影响，可以通过对每一个所在表面如上所述地适当选择的大量位置对取平均值来提高结果(Pvs&Phs)的可靠性。

假定上述过程检测n个表面，对n个检测表面中的每一个，确定表面角度Psi，i＝1至n，和距离Dsi，i＝1至n(根据从Ps测量结果收集的所有距离测量结果的平均值进行计算)，然后很容易算出它们的间隔位置和它们的交点。在一个传统的立方形家庭聆听室中，可以预期会发现，n＝6(或者n＝5，若所述阵列设置成对着墙壁并与之平行)，而且大部分墙壁大致上是垂直的，而地板和天花板大致是水平的，但是从所给出的描述应该很清楚，所述方法无论如何都不依靠任何有关有多少表面、它们在什么地方，或者它们的相对角度为何的假定。

平滑的非平面的连续表面：

在成为所述波束目标的表面是非平面的(但是仍旧平滑的-亦即，在所述标题下排除拐角和表面接合处)但中等弯曲的地方，上述关于平面的程序足于将其称为平滑表面。为了将其与平表面区分，只需要检查D(距离测量)随着波束角度的变动。对于正的曲面(亦即，曲率中心处在向着阵列的表面的相反一侧)，相对于对所述波束具有类似的平均角度的平表面预期的距离，在基准位置附近的位置上，到所述表面的距离系统地增大。测量平表面角度(它涉及若干个距离和角度测量值及其暗含(平表面)角度的平均)的上述方法，将反而给出所述曲面的平均表面角度、所述波束所探测的区域的平均值。但是，在平均距离周围不是具有随机的误差分布，而是在平均距离值周围具有系统分布，差值分别随着凸表面和凹表面角度间隔而增大或者减少，以及随机的误差分布。所述系统差值也可以计算和估计由此推算的曲率。通过既在垂直平面又在水平平面进行距离分布的分析，可以推算出两个正交曲率的估计值，以便确定表面曲率的特征。

两个平滑的连续表面的接合：

在两个表面以一定角度(亦即，两个墙壁之间房间的角落处发生的，或者地板或者天花板与墙壁的接合处)结合和/或相交的地方，距离和回波随着波束角度平滑的变化变得逐片连续。由于它们相对于波束轴的不同的角度，回波强度将往往显著地不同于两个表面，所述表面大部分与所述轴正交，给出较强的回波，此外全部相等。

横过表面接合处，所述距离测量结果将大致是连续的，但是一般在接合处两侧随波束角度具有不同的梯度。接合处两侧梯度的属性允许在凹表面接合处(立方形房间内大部分都是如此)和凸的表面接合处(在例如声道或者凹室到房间连接的地方)之间进行判定。与凸的和凹的表面一样，到接合处两侧表面各点的距离将是凸的接合处较长，而凹的接合处较短。

在诸如检测出接合处标记的地方，增加一个对所述不连续性的两侧平滑的连续表面的成功的邻近搜索，将增加表面接合处检测的肯定性。通过测量所述两个接合表面的表面角度和它们的在所述接合处的距离，直接计算接合处的空间轨迹。然后这可以利用所述波束来跟踪，并且波束缓慢跟踪时沿着所述接合处的小的侧向扫描或者给出来自接合处两侧的证实性的回波强度差，连同与接合处轨迹计算一致的相对平滑的距离估计，或者无法证实，在这后一种情况下，在由于信噪比低对接合处的检测是虚假的情况下，需要对数据重新分析，或者这是一个更复杂的接合处，正如下面描述的。

图5中图解说明所述方法。图中示出声投射器100，它向第一墙壁170和第二墙壁160之间的角落400发射波束。连接所述角落到麦克风的线相对于所述系列平面的角度定义为α₀。随着波束沿着墙壁170向角落400扫描，以及此后沿着墙壁160(亦即，波束角α在水平方向缓慢增大)的扫描，第一接收反射时间和第一接收反射方向的振幅将改变。会认识到，因为所述波束沿着第一墙壁170向角落400扫描，第一反射时间增加，然后随着波束沿着墙壁160扫描，第一反射时间减少。所述声投射器可以把所述反射时间与从表面170、160到麦克风的距离相关，而图6表示这些距离D(α)如何随着波束从一个墙壁横过所述角落到另一个墙壁的扫描而改变。正如可以看到的，计算距离D(α)是连续的，但是在α₀处具有不连续的梯度。

还将会明白，由于波束遇到墙壁170的角度比遇到墙壁160的角度小，所以从墙壁170的反射将比从墙壁160的反射弱得多。图7表示反射信号强度Return(α)对于α的曲线图，可以看出，这在α₀处是不连续的，同时随着所述波束停止对墙壁170的扫描并开始对墙壁160的扫描，信号强度出现骤然的跳跃。实际上，图6和图7所示这样鲜明的特征会由于所述波束的有限频带宽度而在某种程度上变得平滑。

可以通过声投射器的控制器电子电路来检测图6和7曲线图中不连续性和梯度改变，以便确定出现角落的角度α₀。

用于检出和检查接合处的位置的所述过程，在确定反射表面是平面或者中等曲线的表面方面，同样工作得很好。

一旦用这个方法检测出传统的立方形的聆听室中从所述阵列位置可见的两个或者三个主要垂直角落和墙壁和天花板之间三个或者四个主要水平接合处，所述房间的几何形状就可以相当准确地确定。对于非立方形的房间可能需要进一步测量。若用户已经输入所述房间是立方形的，则没有必要进一步扫描。

三个或三个以上平滑表面之间的接合处：

在如上面描述的已经检测出接合处，但是所述接合处跟踪过程与计算轨迹不匹配的地方，可能这是三面接合处(例如，两个墙壁和一个天花板之间)或者其他更复杂的接合处。这些可以通过跟踪所述波束围绕重叠的接合处位置，寻找首先找到的附加的非共线接合处。可以如上面描述的对离复杂接合处的位置充分远的两个表面接合处，用所述波束只探测两个表面，把这些各个表面接合处检测出来。一旦已经找出的这些附加的两表面接合处，就可以计算它们的共同相交的位置，并与复杂接合处相比，作为确证的事实检测出来。

表面中的不连续性：

在反射面突然结束(例如，因为在打开的门或者窗)的地方，在回波强度和延迟或者等效地在距离估计中都将有相关的不连续性。在所述波束离开所述表面并探测其结束处以外的地方，回波往往是不可检测的，在所述情况下延迟也不可测。这样的不连续性是房间表面″开孔″的可靠标记。但是，所述房间内对波束中的声能具有特别的高吸收率的物体也可以得出类似的标记。不论用任何一种方法，房间的这样的区域在环绕声应用中不适用于波束反射，于是在哪一种情况下都应简单地作这样的分类(亦即，作为一个″声学开孔″)，以备以后用于调定过程。

上述方法与简单的搜索策略范围一起结合使用来探测所述房间，允许检测和测量诸如聆听室的开孔、角落、凹室和柱子(基本上负的凹室)的主要表面和几何特征。一旦推算出这些边界相对于所述阵列位置的位置，便有可能通过标准的射线追踪方法例如在光学上使用的，计算从所述阵列开始的波束轨迹。

一旦已知所述房间的几何形状，便可以确定环绕声声道要用的不同的射束方向。做到这一点的方法可以是，由用户指定最佳聆听位置(例如利用图形显示和光标)或者由用户把麦克风放置在聆听位置，并检测出所述麦克风的位置(例如利用WO 01/23104描述的方法)。然后，声投射器可以计算保证从正确的方向抵达最佳聆听位置的环绕声声道的波束方向。然后，在所述装置的使用过程中，将每一个换能器的输出信号延迟适当的数量，以便保证所述射束在选定的方向离开所述阵列。

在本发明的一个变型中，所述阵列也或者以其整体或者以其各部分作为大的相控阵接收天线，使得在接收时也能够实现方向选择性。在实践中，利用一系列高功率驱动声发射换能器作为低噪声灵敏接收器(在同一设备上即使实际上不同时发生)会出现成本、复杂性和信噪比复杂情况，这使所述选项只对于非常特殊目的，在成本和复杂性是一个次要问题的地方，才是有用的。尽管如此，可以通过以下方法做到这一点：在所述过程的发送脉冲阶段利用非常低电阻的模拟开关把换能器连接到输出功率放大器，并且在接收阶段断开所述模拟开关，而不是象先有技术中众所周知的那样，在接收阶段利用低噪声模拟开关把换能器连接到灵敏的接收前置放大器，此后连接到ADC，以便产生数字接收信号，然后，以传统的相控阵(接收)天线的方式对所述数字接收信号进行波束处理。

现将描述用于调定声投射器的另一个方法，所述方法涉及在聆听位置放置麦克风，并在声音脉冲从阵列上一个或多个换能器发射时，分析所述麦克风的输出。在所述方法中，分析更多的信号(而不是仅仅麦克风记录的脉冲的第一反射)，以便估计房间中的反射平面。最好使用聚类分析。

麦克风(一般在聆听点)用空间中的一个点模拟，并假定是全向的。在所述假定下，反射表面是平面的，所述系统可以被设想为空间中的一个麦克风阵列″图像″，每一个图像代表从换能器阵列到麦克风的不同的声音路径。假定声音的速度c是已知的，亦即，在整个过程都是恒定的，于是距离和传播时间是可交换的。

假定麦克风定位在(xmic；ymic；zmic)而换能器定位在(0；yi；zi)，到麦克风的路径距离是

di＝(xmic^2+(ymic-yi)^2+(zmic-zi)A2)^(1/2)，

它可以改写为(di；yi；zi)空间中的双薄片双曲面方程式如下：

di^2-(ymic-yi)^2-(zmic-zi)^2＝xmic^2

符号″^″表示指数。

为了测量脉冲响应，用已知信号，例如，2^18-1位最大长度序列的五次重复驱动单一的换能器。在48kHz的采样速率下所述序列持续5.46秒。

利用聆听位置上的全向麦克风进行记录。通过利用时间翻转原始序列对其进行卷积来对所述记录进行滤波，并且通过在所述序列的每一次重复时将各卷积信号的绝对值相加来计算相关性，以便改善信噪比。

对声投射器中阵列的几个不同的换能器进行上述脉冲测量。同时利用多个足够不相关的序列可以缩短这些测量用的时间。采用这样的序列有可能同时测量一个以上换能器的脉冲响应。

为了测试以下算法，基本上如在WO 02/078388所描述的，以Mk 5aDSP建立聆听室，全向麦克风放在咖啡桌上大约(4.0；0.0；0.6)处，并且通过从屏幕显示对其进行选择，在48kHz下重复6次向各个换能器发送2^18-1位最大长度序列(MLS)。所述阵列包括256个换能器的16x16网格，编号为0到255，当你从正面看所述阵列时，从左到右，从顶部到底部。用256换能器阵列的30个换能器，在整个DSP表面形成间隔大致相等网格，包括在″极端″位置上的换能器，诸如中央或者边沿。以48kHzWAV格式文件记录麦克风的响应，以便分析。

随后，把时间翻转原始MLS(最大长度序列)与每一个换能器的响应进行卷积，通过找到第一主峰(与定向路径对应)并且移动时间原点使得所述峰处在t＝0来将所述结果脉冲响应归一化，然后对所述数据进行比例缩放，使得最大脉冲具有高度1。所述时间位移减轻准确同步所述信号的必要性。

换能器0(在所述阵列的左上角)的一段脉冲响应示于图8。所述曲线图表示反射信号的相对强度与从到达时间算出的传播路径长度的关系。在所述曲线图中可识别的几个峰(大于20dB)例如在0.4m、1.2m、3.0m、3.7m和4.4m的峰。

试图使这些峰与房间中的反射器相联系以前，图9中图解说明从理想的反射房间预期的信号模型。

图9是房间的“完美的”脉冲响应的图示，所述房间在所述声投射器两侧2.5m为墙壁，在其正面8m是后墙壁，其上1.5m为天花板，在(4；0；0)点上聆听。轴t代表时间，而轴z和y是与所用的换能器有关的空间轴。因为所述信号从反射面反射的，所以麦克风按照路径或者从方程式[1]或者[2]计算的延迟值测量所述表面的反射图像。所述定向路径和从天花板的反射分别对应于头两个表面图像311、312，而接下来的四个相互混合的到达313分别对应于带有和不带有天花板的侧壁反射。其他随后到达314、315代表从后壁的反射或者多次反射。

利用图9的模型，对图8的一些主峰可以给似乎真实的阐明。下面表1以清单列出这些阐明。

表1

距离(m) 可能的声源

0 从换能器到麦克风的定向路径

0.4 来自咖啡桌的反射

1.2 来自天花板的反射

3.0，3.7，4.4 来自侧壁连同/不连同天花板的反射

下面细述的算法涉及在没有房间的形状或者其内容的先验知识的情况下自动地进行这种分析并且据此识别适当的反射面和相对于所述声投射器的取向。

测量从散布在所述阵列不同的位置上的几个换能器的脉冲响应之后或者其间，搜索表示聆听室中反射面存在的到达的数据。

在本示例中，搜索方法利用识别数据聚类的算法。

为了改善聚类算法的性能，执行以下操作是有用的：执行预聚类步骤，以便从数据中去除大量噪声，并去除没有聚类的大空间。在图8的情况下，在以下最小电平(dB)以及最小和最大距离(米)范围内选定预聚类：预聚类1(-15，0，2)；预聚类2(-18，2.8，4.5)和预聚类3(-23，9，11)。

一旦把数据大致地分为噪声聚类和若干个潜在地包含来自反射的脉冲的聚类，就把例如在James C.Bezdek，″用模糊目标函数算法的模式识别″，Plenum Press，New York 1981，一书中描述的模糊c变型(FCV)算法的修改版本应用于这些数据，以便找出具有强相关性的平面。所述FCV算法的′模糊度′来自模糊集合的概念：第i个数据点在某种程度上是第k个模糊聚类的成员，称为隶属度并表示为U(ik)。矩阵U作为隶属度矩阵是已知的。

FCV算法依靠聚类″原型″的概念、对每一个聚类的位置和形状的描述。进行方法是：利用隶属度矩阵作为每一点在所述聚类中的重要性的衡量尺度，以迭代方法为所述聚类设计原型，然后根据每一点离开所述聚类原型的距离的某些衡量尺度，重新给隶属度赋值。

通过包括一个离开每一点的距离是恒定的″噪声″聚类来把所述算法修改成在抗噪声方面更加强健。那些不被另外赋于″真″聚类的点被分类为噪声，因而不影响最后的聚类。所述修改后的算法称作″强健的FCV″或者RFCV。

当运行所述算法时，一般都收敛为一个局部最佳值，在它不对应于代表反射的聚类这个意义上，所述最佳值还不够优化。修正这个问题的方法是，等待收敛速率下降到低得足以使其他重大改变变得不大可能(一般每次叠代改变10^-3)并检查所述聚类的有效性。若它看来像是无效的，则下一个步骤涉及跳转到所述搜索空间以外随机选择的点。

原始FCV算法依靠在运行所述算法以前固定聚类的数目。修改后的算法的强健性的幸运的付作用是：若选定的聚类太少，则一般会成功地找到所请求的许多聚类。因此，利用所述算法一个好方法是，搜索单个聚类，然后搜索第二聚类并继续增加聚类的数目，在每一步骤保持隶属度矩阵直至无法找出更多的聚类为止。

在所述算法中另一个要选择的参数是模糊度m，它是一个范围在1和无穷大之间的数。一般用m＝2的值作为硬聚类(m-＞1)和过模糊(m-＞无穷大)之间的平衡，在本示例中已经成功应用。

聚类c的数目最初未知，但是当运行RFCV算法时，必须指定。发现正确的c值的办法是：从c＝1开始，对于每一个c成功地尝试所述算法，直至合理的cmax。在其非强健形式中并使用无噪声数据，当存在c个聚类时，所述算法将成功挑拣出c个聚类。若存在比c个更多或者较少的聚类，则所述算法找到的这些聚类中的至少一个将无法通过有效性测试，这给出一个清楚的征兆说明c的值是正确的。

当存在比c个更多的聚类时，强健版本完成较好：它找到c个聚类并把任何其他聚类分类为噪声。这个性能上的改善是以较少征兆表明c的值是真正正确的为代价取得的。这个问题可以用增量方法解决，诸如如下：

1.以c＝1和在不指定所述算法的初始隶属度矩阵U0的情况下运行所述算法，使得初始的原型是随机产生的。

2.重复以下步骤直至所述算法返回比c少的原型：

2.1增大c并把U0设置为前一步骤的最后隶属度矩阵，把所述隶属度值包括到″噪声″聚类中。

2.2重新运行所述算法。

这个方法有若干优点。首先，所述算法从不会以少于c-1聚类运行，于是等待外来的要删除的原型减到最少。其次，每一次运行的起点都优于随机选择的一个，因为已经求出c-1个聚类，而求出数据属于剩余原型。

图10表示利用c＝1(图10A)和c＝2...5(分别图10B，...10E)对图2的第二预聚类应用增量RFCV算法的结果。在c＝3(图10C)情况下，所述方法收敛在失真上。在聚类的数目进一步增强到c＝4和c＝5(图10D，E)时，这个聚类消失并在所述数据中识别出四个正确的反射器。再没有识别出其他聚类。通过画在所述数据空间的平面413来表示这些聚类，随后用代表所述麦克风对发射序列的脉冲响应的黑点400来表示所述数据空间。

因为在自动化调定程序中麦克风的位置可能是未知的，所以按照上面的步骤识别出的任何聚类可以用来利用标准代数方法方程式[2]求解麦克风位置xmic，ymic和zmic。

利用已知的麦克风位置以及换能器阵列图像的距离和取向，了解有关所述房间配置的足够的信息，以便把波束以各种各样的角度射向听众。完成这一点的方法是翻转所述声学信号的路径并把声束射向每一个麦克风图像。

但是，需要推导出所述波束到达听众的方向。

进行这种推导的办法是，决定波束从哪些墙壁反射到达所述麦克风。若这个判决自动地进行，则对于大部分情况都被假定所述墙壁全部是平坦的并在其整个表面上反射。这隐含地意味着，与来自表面A和表面B第一次反射信号相比，表面A和B的第二次反射较迟到达所述麦克风，这允许采用以下算法：

1.通过将墙壁的空清单初始化开始所述算法。

2.按照离开DSP的距离的顺序，记录每一个麦克风图像，并搜索所述清单墙壁的全部组合，来看看墙壁的反射的任何分量是否会在正确的位置上产生麦克风麦克风图像。

3.若这样的组合不存在，则所述麦克风图像是通过尚未发现的墙壁的第一次反射形成的。这个墙壁是从所述麦克风图像到真实麦克风线段的垂直二等分线。给所述清单增加新的墙壁。

更强健的方法包括使用多个麦克风或者在所述测量过程中定位在两个或两个以上不同位置上的一个麦克风，并直接确定感觉的波束方向。

利用具有排成四面体的4个麦克风的配置，并在一个一个地确定每一个麦克风的图像位置之后，可以把它们分成原始四面体图像，这会充分地指定感觉的波束方向。若所述墙壁是平面的，则把真实的四面体映射成其图像的变换将是等距的(isometry)，而它的反面等效地从听众的观点把所述声投射器映射到它的感觉位置。

利用少于四个麦克风会导致到达方向不确定性的增大。然而，在某些情况下有可能使用合理的约束，例如，诸如墙壁为垂直的等来减少这个不确定性。

扫描麦克风图像的问题是二维搜索问题。可以利用波束投影器产生不同的波束模式的能力来把这个问题简化为两个相继出现的一维搜索问题。例如，把所述波束形状变为高而窄的形状并进行水平扫描，然后使用标准点聚焦波束进行垂直扫描是可行的。

利用法向点聚焦波束，把脉冲波前设计成中心在焦点上的球形。若用在垂直方向伸展的椭圆体代替所述球体，则所述波束将变成聚焦在垂直方向并形成高而窄的形状。

作为另一方案，有可能利用聚焦在两个点上在空间上一个高于另一个并离开所述声投射器同一距离的两个射束形成高而窄的波束。这是由于侧瓣之间相位突然改变，而与这些侧瓣相比主波束尺寸大。

在图11中概述了上述方法的一般步骤。应当指出，本发明特别可应用于室内，亦即在房间内使用的环绕声系统。但是，本发明同样可以应用于允许射束适当反射的有界的位置。因此，术语″房间″应作广义解释，以便包括演播室、戏院、库房、露天大型运动场、圆形剧场和允许本发明运作的任何位置(内部或者外部)

Claims

1.一种用于环绕声系统的至少半自动的调定方法，所述环绕声系统包括能够产生至少一个音频声音的定向波束的扬声器阵列，所述环绕声系统处在房间内，所述房间包括聆听位置，所述方法包括以下步骤：

-从所述环绕声系统向所述房间发射调定声信号的定向波束；

-登记所发射的信号在所述房间内一个或多个位置上的反射之中的至少一个；

-评估所登记的反射信号，以便获得用于配置环绕声系统的数据。

2.如权利要求1所述的方法，其中评估所述反射信号以便确定用于定向未来声束的第一组定向参数。

3.如权利要求2所述的方法，其中还包括：

-利用所述定向参数把所述声束定向于所需方向。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述扬声器阵列包括电声换能器阵列。

5.如权利要求4所述的方法，其中从所述阵列中单一的电声换能器发射每一个信号。

6.如权利要求4所述的方法，其中从所述阵列中多个电声换能器发射每一个信号，以便在所需方向上发射所述信号。

7.如权利要求4所述的方法，其中从不同的电声换能器同时发射不同的信号。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述不同的电声换能器定位在所述换能器阵列的边沿位置和/或中心。

9.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述登记步骤包括以下步骤：在所述房间内定位至少一个麦克风，并利用所述至少一个麦克风记录反射。

10.如权利要求9所述的方法，其中多个麦克风排列成已知的几何形状。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述麦克风物理地定位在所述环绕声系统内或定位在所述环绕声系统上。

12.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述评估步骤包括以下步骤：确定聆听位置相对于所述环绕声系统的位置。

13.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述评估步骤包括以下步骤：识别到达所述聆听位置的多个声路径。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述评估步骤还包括：把不同的声道分配给不同的路径。

15.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述评估步骤包括：识别所述登记的信号中的反射聚类的步骤。

16.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中还包括：利用预先知道的与所述房间的几何形状有关数据来拒绝考虑一些波束方向。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述预先知道的数据由操作人员提供，所述方法包括提示输入所述数据的步骤。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述预先知道的数据由调定方法的先前应用提供。

19.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述评估步骤包括：记录发射所述信号和接收所述房间内一个位置上第一反射之间经过的时间。

20.如权利要求11所述的方法，其中所述麦克风定位在所述扬声器阵列的平面上。

21.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述评估步骤包括：通过扫描所述房间周围的声束，来确定距所述环绕声系统的表面的距离。

22.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中在所述评估步骤中仅仅评估接收的信号的第一个预定部分。

23.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中利用所述环绕声系统来聚焦从所述环绕声系统发射的信号，使得焦点处在估计的反射面附近。

24.如权利要求23所述的方法，其中反馈回路用来提供波束移动时波束焦点跟踪所述估计的反射面位置。

25.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述登记的信号中的至少一个乘以所述发射信号的与所述至少一个信号对应的相移形式，以便辨别由距所述环绕声系统预定距离的表面反射的信号。

26.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中由所述环绕声系统发射的所述信号中的至少一个包括线性调频脉冲信号。

27.按照如权利要求26所述的方法，其中在接收机中使用匹配滤波器，用于对反射的线性调频脉冲信号进行解码，以便改善信噪比，而同时维持适当的距离分辨率。

28.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述评估步骤包括：通过分析多个接收信号的接收时间来确定反射面相对于所述环绕声系统的角度，其中所述多个接收信号中的每一个代表相应的发送信号的第一反射。

29.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述评估步骤包括：通过分析多个接收信号的相对振幅来确定反射面相对于所述环绕声系统的角度，其中所述多个接收信号中的每一个代表相应的发送信号的第一反射。

30.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述评估步骤包括：分析从反射面接收的第一反射信号的振幅的改变以及分析第一反射的时间的改变，以便确定所述反射面是不是连续的、平面形的或曲面形的。

31.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中从所述环绕声系统发射的信号的方向设置成跟踪检测出的所述房间内各反射面之间的不连续性。

32.如权利要求31所述的方法，其中使所述环绕声系统发射的信号的方向转向估计的不连续性的一侧，以便确认所述反射面中所述不连续性的存在。

33.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中当从所述环绕声系统发射信号之后没有登记到信号时，估算房间表面特定方向上存在“开孔”，并且此后确定所述音频声音信号未射向所述“开孔”。

34.如权利要求1至8中任何一个所述的方法，其中所述环绕声系统是为环绕声声道的重放而设计的。

35.如权利要求7所述的方法，其中以空间上被约束到一定的方向范围的声束的形式发射所述信号，所述空间上被约束的声束被侧向约束，以便形成狭窄的垂直波束。

36.如权利要求35所述的方法，其中所述空间上被约束的声束被侧向约束并且被垂直约束，以形成窄点或者椭圆形波束。

37.如权利要求2所述的方法，其中登记和评估所述发射的信号，以确定所述第一组定向参数。

38.一种具有至少半自动地调定功能的环绕声系统，所述系统包括：

用于发射调定声信号的定向射束的扬声器阵列；

用于登记所发射的信号在聆听室内一个或多个位置上的至少一个反射的装置；和

用于评估所登记的反射的信号以便获得对配置所述环绕声系统有用的数据的装置。

39.如权利要求38所述的系统，其中所述用于评估信号的装置包括信号处理器，所述信号处理器输出发送信号的第一反射的时间和/或相对于相应的发送信号的所述反射信号的振幅。

40.如权利要求38所述的系统，其中所述系统配置成首先确定它所处的房间的主要反射面的位置，并且此后确定所述环绕声声道将发射的方向。

41.如权利要求38至40中任何一个所述的系统，其中所述扬声器阵列包括用于输出定向声束的电声输出换能器阵列。

42.如权利要求38至40中任何一个所述的系统，其中所述用于登记至少一个反射的装置包括至少一个麦克风。

43.如权利要求42所述的系统，其中所述至少一个麦克风定位在所述扬声器阵列的平面处。