CN1856188A - 声学装置、延时计算方法和记录介质 - Google Patents

Abstract

一种声学装置，包括正值转换部件，配置成用于将通过使用话筒收集的扬声器发出的测试信号而得到的响应信号转换成正值；检测部件，配置成用来检测成为响应信号的第一个山峰部分的第一瞬态响应部分，该响应信号通过正值转换部件转换成正值；估算部件，配置成用于从包含第一瞬态响应部分的峰值位置或其附近位置的至少N(N为1或更大的整数)个点中估算响应信号的上升点；以及计算部件，配置成用于根据由估算部件估算的上升点和产生测试信号的时间计算由话筒收集的音频的延时。

Description

声学装置、延时计算方法和记录介质

相关申请的交叉引用

本发明包含与2005年4月26日向日本专利局提交的日本专利申请JP2005-127577相关的主题，其全部内容以引用的形式合并在这里。

技术领域

本发明涉及一种声学装置，如立体声系统和多声道声学系统，涉及一种确定该声学装置中使用的扬声器的延时的方法，以及一种记录介质。

背景技术

在如记录在DVD(数字通用盘)上的电影、以及数字电视广播的内容中，已经逐渐在使用如5.1声道和7.1声道的所谓多声道的音频数据，对于用户来说，设置多声道收听系统，如5.1声道和7.1声道系统的机会也增多了。

例如，5.1声道收听系统由六个音频通道组成：前左声道、前中声道、前右声道、后左声道、后右声道及亚低音扬声器(subwoofer)声道，它可以通过采用对应六个音频通道的六个扬声器来回放音频。5.1声道中的符号[.1]指的是用于补偿低频成分的亚低音扬声器声道。

在多声道收听系统中，由于使用多个扬声器，在某些情况下会因为每一个扬声器与用户之间的距离、每个扬声器的输出特性以及在扬声器与用户之间存在障碍等影响，导致在用户听到从每个扬声器发出音频的位置处、不能形成由多声道收听系统形成的适当的回放声场。例如，可能出现下面的情况：应该位于前侧中央的声像向右侧或左侧发生了偏移。

由于这一原因，一些多声道收听系统配置有所谓的时间校准功能，其能够通过适当地延迟从每一个扬声器发出的音频来形成适当的回放声场。例如，如图15所示提供了具有用于扬声器时间校准功能的收听系统。

如图15所示的收听系统允许数字放大器102执行用于测量在TSP信号产生部件101中产生的时间延展脉冲(TSP)(脉冲信号能量沿时间轴分布的信号)的信号的DAC(数字—模拟转换)回放，并允许该信号从介于SP1到SP5的目标扬声器中发射出去。

以这种方式发出的TSP测量信号通过设置在由用户选择的收听位置的话筒MC接收，通过话筒放大器+ADC(模拟数字转换器)103将其放大和转换成数字信号。为了确定脉冲响应，该信号由信号分析部件104进行分析。

根据确定的脉冲响应，确定了从每一个扬声器发出的音频到达目标收听位置的时间，并为每一个扬声器调整了向扬声器提供音频的延时，从而来自每一个扬声器的音频可以被用户在同一时间听到。因此，能够容易而准确地形成与收听位置对应的最佳回放声场。

当例如在日本未审查专利申请公开号第10-248097号和第10-248098号(后面将进行描述)公开的声学处理装置中执行所谓的扬声器时间校准时，用来通过扬声器发出测试声音、通过设置在预定位置的话筒接收该声音以及在如上所述的收听系统中得到脉冲响应的技术已经得到广泛使用。

发明内容

然而，由于墙壁的反射和驻波的影响，尤其是在居家的房间内的情况下，在用来形成具有真实感受的回放声场的多个扬声器脉冲响应中，具有超低频到低频波段的亚低音扬声器脉冲响应花费很长时间才会聚。因此，存在测量时间变得很长和存储器在系统执行的目标下负荷增大的可能性。

更具体地，在多声道收听系统中，如果来自亚低音扬声器的音频延时能被正确地测量，问题可能出在处理时间和制造费用等方面，例如必须花费很长时间和需要具有用于过程检测的大存储容量存储器。

鉴于上述问题，优选能够快速而准确地相对于来自低音频的扬声器、诸如低音扬声器和亚低音扬声器的音频进行延时检测，而不需要使用大容量的存储器。

根据本发明的具体实施方式，这里提供一种声学设备，包括：正值转换装置，用于将通过使用话筒收集扬声器发出的测试信号而得的响应信号转换成正值；检测装置，用于检测成为响应信号的第一个山峰部分的第一瞬态响应部分，该响应信号通过正值转换装置转换成正值；估算装置，用于从包含第一瞬态响应部分的峰值位置或其附近位置、根据转换成正值的响应信号确定的至少N(N为1或更大的整数)个点估算响应信号的上升点(rise point)；以及计算装置，用于根据由估算装置估算的上升点和产生测试信号的时间计算由话筒收集的音频的延时。

在根据本发明具体实施方式的声学装置中，扬声器发出的测试信号可以由话筒接收，也可以变成响应信号。该响应信号可以由正值转换装置转换成正值。第一瞬态响应部分，即转换成正值的响应信号的第一个山峰部分，可以被检测装置检测到，该第一瞬态响应部分可以用作基准，而响应信号的上升点可以由估算装置估算。然后，根据估算的上升点，可以计算目标扬声器的延时。

结果，快速而准确地确定音频延时，特别是用于低音频的扬声器发出音频的延时、而不需要提供用来存储响应信号的大存储器成为可能。

附图说明

图1表示应用本发明一个具体实施方式的回放装置的方框图；

图2表示如图1所示的回放装置的测量功能部件8的方框图；

图3表示测试信号的一个实施例(正弦波的脉冲信号)；

图4表示相对于图3测试信号的响应信号的一个实施例；

图5A和5B表示通过将图4中的响应信号转换成正值和第一瞬态响应部分来得到的待分析波形；

图6表示分析如图5A和5B所示的待分析波形的过程；

图7表示用于分析待分析波形的部分的选择；

图8表示确定待分析波形上升点的一个实施例；

图9表示在上升点前存在偏移的待分析波形的一个实施例；

图10表示在上升点前混合噪声的待分析波形的一个实施例；

图11表示存在不能被消除的高频噪声的待分析波形的一个实施例；

图12表示测量功能部件8的操作流程图；

图13表示估算上升点的另一个方法；

图14表示估算上升点的另一个方法；以及

图15表示能够校正声场的收听系统(声学系统)一个实施例的方框图。

具体实施方式

参考附图，下面将对根据本发明具体实施方式的一种装置、一种方法及一种记录介质进行描述。在下面将要描述的具体实施方式中，将对用作实施例的一个例子进行描述，在这个例子中本发明被应用到能够对记录在光盘记录介质、诸如DVD(数字通用盘，以下简称为”光盘”)上的多声道音频信号进行回放的回放装置中。

下面将要描述的、根据本发明具体实施方式的回放装置能够测量从扬声器到话筒的距离内发生的空间延迟，该话筒是为了在多声道回放环境下调节时间校准而安装在收听位置的。然而，应用到下面将要描述的、本具体实施方式的回放装置中的本发明在与特别是用于低音频的扬声器，也称作亚低音扬声器和低音扬声器(其脉冲响应更消耗时间)一起使用时比较有效。因此，下面将会具体描述一种情况，其中将对用于低音频的扬声器，也称作亚低音扬声器或低音扬声器(以下简称为”低音扬声器”)进行时间校准。

应用到根据该具体实施方式的回放装置中的本发明也能够应用到除低音扬声器外的普通扬声器，如高音扬声器中。然而，通常相对脉冲响应不花费时间、用于高音频的扬声器，如高音扬声器，能够通过采用在第2004-133671号日本专利申请(申请专利时间更早)中公开的采用脉冲响应测量空间延迟的方法来更准确地测量空间延迟。

在普通扬声器的情况下，空间延迟的测量等价于延迟量的测量，该延迟量的产生主要取决于扬声器和安装在收听位置上的话筒之间的距离，即等价于扬声器和话筒之间的距离测量。然而，当以低音扬声器作为目标时，与普通扬声器相比，在低音扬声器前一级配置的滤波器中的延迟通常更大。

因此，在下面将要描述的本具体实施方式回放装置中，应该使用时间校准进行校正的延迟是组合了空间延迟和取决于扬声器系统的电延迟的延时，下面称之为”低音扬声器延时”。这样设计下面将要描述的本具体实施方式的回放装置以便低音扬声器延时可以通过时间校准进行测量和校正。

回放装置的配置和基本操作

首先，将对本具体实施方式回放装置的配置和基本操作进行描述。图1表示本具体实施方式回放装置的结构图。本具体实施方式的回放装置可以重放，例如，5.1声道的多声道音频信号。如图1所示，本具体实施方式的回放装置包括介质回放部件1、帧缓冲器2、声场校正部件3、开关电路4、功率放大器部件5、测试信号产生部件6、话筒的接线端7、测量功能部件8、控制部件10、LCD(液晶显示器)11和操作部件12。

如图1所示，显示设备DP通过帧缓冲器2连接到本具体实施方式的回放装置上，而扬声器SP1到SP6通过功率放大器部件5以与每个5.1声道对应的方式与其连接。此外，话筒MC连接到话筒的接线端7上。

控制部件10控制本具体实施方式的回放装置的每个部件。尽管未示出，控制部件10被配置成包括CPU(中央处理器)和非易失性存储器，如ROM(只读存储器)、RAM(随机访问存储器)和EEPROM(电可擦可编程ROM)的微型计算机。

同样如图1所示，LCD 11和操作部件12连接到控制部件10上。LCD 11具有较大的显示屏，可以根据来自控制部件10的信息显示各种类型的信息，如导航消息、警告消息和状态显示。

操作部件12包括电源开/关键、回放键、暂停键、快进键、快速倒带键及其它各种类型的操作键。操作部件12从用户接受操作输入，将该输入转换成电信号，并将该信号提供给控制部件10。结果，控制部件10能够根据来自用户的操作输入控制每个部件。

在此具体实施方式中，舍弃条件列表13和将波形数据库14连接到控制部件10上。如下面将会描述的，当确定低音扬声器延时时需要它们存储使用的舍弃条件信息和上升点信息。

尽管未示出，介质回放部件1包括用于光盘如DVD的加载部件；具有主轴电动机等的用于光盘的旋转驱动部件；具有光学系统的光学拾取部件，如激光光源、物镜、2轴致动器、光束分离器和光检测器等；用于在光盘半径方向上移动光学拾取部件的两相步进电动机(sled motor)；以及各种类型的伺服电路，也包括视频解码器和音频解码器。

当通过操作部件12接收到回放指令时，控制部件10控制每一个部件，以便开始用于回放加载到介质回放部件1中的光盘上记录的内容的处理。这里假定加载到介质回放部件1中的介质是DVD，且其上记录的内容是由5.1声道的音频数据和视频数据组成的电影内容。

在这种情况下，在控制部件10的控制下，介质回放部件1旋转驱动加载的DVD，通过向DVD发射激光和接收反射光读取记录在DVD上的控制数据、音频数据、视频数据等，并对各种类型的这些段数据进行分离。分离的数据中的控制数据提供给控制部件10，以使控制数据可以用来控制各个部件。

分离的音频数据和视频数据都经过数据压缩并记录在DVD上。因此，为了在数据压缩前重新构建音频数据和视频数据，介质回放部件1根据读取的音频数据和视频数据进行解码处理。重建的视频数据通过帧缓冲器2提供给显示设备DP。

帧缓冲器2是这样的以便写入/读取视频数据是由控制部件10控制的，且帧缓冲器2被用于为了克服所谓的撕裂同步(rip sync)的偏差而将视频数据临时存储在帧单元中。也就是说，如下面将要描述的，处理过程要花费时间，因为要对音频数据进行声场校正处理等操作，且在音频数据的回放与视频数据的回放之间存在时间滞后。因此，为了克服这个时间滞后，提供帧缓冲器2以使视频数据的回放定时与音频数据的回放定时同步，从而不发生撕裂同步偏差。

显示设备DP例如包括，具有较大屏幕的显示元件，如LCD、PDP(等离子显示屏)、有机EL(电致发光)显示器或CRT(阴极射线管)。显示设备DP将由帧缓冲器2提供的视频数据形成用于显示器的模拟视频信号，并允许其自身显示元件的显示屏根据该模拟视频信号显示视频。

结果，基于视频数据、由介质回放部件1回放的视频被显示在显示设备DP显示元件的显示屏上，从而用户能够看到该视频。

另一方面，在介质回放部件1中，分离和解码的音频数据进一步分解成5.1声道的每一个音频通道的音频数据。每一个音频通道的音频数据都提供给声场校正部件3。声场校正部件3能够以与每一个音频通道对应的方式分别处理来自介质回放部件1的5.1声道每一个音频通道的每一条音频数据，并包括延迟处理部件、音质调节部件和增益调节部件。

将声场校正部件3设计成当在每一个音频通道的音频数据上执行延迟处理、音质调节处理和增益调节处理等时(这些音频数据根据来自测量功能部件8(将在以后描述)的指令参数被提供给声场校正部件3)，能够形成正确的声场，并且将基于音频数据的音频从每一个场声器SP1～SP6中发出(将在以后描述)。

由声场校正部件3处理的每一个音频通道的音频数据通过开关电路4输入到功率放大器部件5。开关电路4和功率放大器部件5中的任一个都能够处理5.1声道的音频数据。也就是说，在回放过程中，在控制部件10的控制下开关电路4切换到声场校正部件3一侧，并且在随后一级中将来自声场校正部件3每一个音频通道的音频数据输入到功率放大器部件5。

功率放大器部件5也包括对应每一个音频通道的放大处理部件，其在控制部件10的控制下将每个音频通道的音频数据转换成模拟音频信号，将该模拟音频信号的电平放大到指示的电平，并在之后向相应扬声器SP1～SP6提供该模拟音频信号。

结果，由介质回放部件1回放的、基于每个音频通道的音频数据的音频从扬声器SP1～SP6中的相应扬声器中发出，从而用户能够收听到该音频。

并且，在多声道声学系统中，存在由于多个扬声器每一个的安装位置与用户收听每一个扬声器发出的音频的收听位置之间的关系、是否存在阻碍音频传播的障碍以及多个扬声器声学特性的差异的影响，而难以形成令人满意的声场的情况。

也就是说，在本具体实施方式的回放装置中，在扬声器之间存在声音从每一个扬声器SP1～SP6到达收听位置的时间差异，以及在应当彼此一致的扬声器之间存在音质和音量(电平)的差异。结果，单独和独立地听到从每一个扬声器SP1～SP6发出的音频。因此，存在难以形成希望的令人满意声场的情况。

由于这一原因，在本具体实施方式的回放装置中，当通过操作部件12下达执行声场校正的指令时，控制部件10控制测试信号产生部件6和测量功能部件8等，以执行声场校正。

在本具体实施方式的回放装置中，当要测量相对于低音扬声器的延时(低音扬声器延时)时，如果使用脉冲响应，将要花费一定时间直到脉冲响应会聚。因此，测量将要花费时间，而具有大存储容量的存储器也成为必需的。

由于这一原因，在本具体实施方式的回放装置中，当测量低音扬声器延时时，不使用脉冲响应，而使用连续正弦波形成的短脉冲信号(burst signal)作为测试信号。也就是说，当执行声场校正处理时，在控制部件10的控制下，测试信号产生部件6产生正弦波短脉冲信号，将该信号发送到与低音扬声器相连的音频通道，并允许基于目标测试信号将音频通过低音扬声器发出。

由该低音扬声器发出的测试信号通过话筒MC接收，该信号作为相对于测试信号的响应信号提供给测量功能部件8中，标定出目标响应信号的上升点，并根据该标定的上升点确定低音扬声器延时。根据该低音扬声器延时，测量功能部件8能够给与声场校正部件3的低音扬声器相连接的音频通道延迟电路设置适当的参数。

相对于与不是低音扬声器的扬声器相连接的音频通道，同样如上所述，通过采用在第2004-133671号日本专利申请(申请专利时间更早)公开的采用脉冲响应测量空间延迟的方法，可以准确地测量空间延迟，并且根据该延迟，可以确定相对于目标音频通道的延迟量。然后，产生基于该延迟量的参数，并提供给声场校正部件3。并且，将测量功能部件8设计成能根据各个扬声器发出的测试信号产生用于音质调节和增益调节的参数，并能将这些参数提供给声场校正部件3。

同样如上所述，将声场校正部件3配置成包括用于每一个音频通道的延迟处理部件、音质调节部件和增益调节部件。声场校正部件3相对于来自测量功能部件8的每一个音频通道将用于延迟时间的每个参数、音质调节信息和电平调节信息设置到对应的处理部件中，并对每一个音频通道的音频进行延迟处理、音质调节和增益调节。

如上所述，通过测量功能部件8和声场校正部件3的功能，可以形成对应于收听位置的正确声场。特别地，相对于低音扬声器，通过采用短脉冲信号进行低音扬声器延迟的测量，使相对于与低音扬声器相连接的音频通道快速而准确地确定延迟量而不增加设备的负担成为可能。

[测量功能部件的配置和操作]

下面，将结合低音扬声器延时的测量，对测量功能部件8各部分的配置和操作进行说明。图2表示与低音扬声器延时测量相关的测量功能部件8部件的一部分的方框图。图3表示作为测试信号的正弦波短脉冲信号的一个实施例。图4表示通过收集图3的测试信号而得到的响应信号的一个实施例。图5A和5B表示待分析信号的波形(分析目标波形)的实施例，这些波形由如图4所示的响应信号形成。

如图2所示，与低音扬声器延时测量相关的测量功能部件8的各部分包括附加均值部件81(additional averaging section)、滤波部件82、正值转化部件83、第一瞬态响应选择和确定部件84以及低音扬声器延时计算部件85。第一瞬态响应选择和确定部件84配置成能够查阅舍弃条件列表13。低音扬声器延时计算部件85配置成能够查阅波形数据库14。

在附加均值部件81的前一级，配置有用来放大响应信号的话筒放大器和用来将以模拟信号提供的响应信号转换成数字信号的ADC(模拟—数字转换器)。然而，为了描述的简洁，在这里就略去了这些部分。

同样如上所述，当通过操作部件12指示执行声场校正处理时，控制部件10控制了测试信号产生部件6、开关4和功率放大器部件5，从而由测试信号产生部件6产生的、作为测试信号的正弦波短脉冲信号通过低音扬声器再现。该信号由安装在收听位置的话筒MC收集，而将通过声音收集而得到的响应信号(相对于正弦波短脉冲信号的响应信号)被提供给测量功能部件8的附加均值部件81。

附加均值部件81对提供给其的多个响应信号进行同步附加均值，提高响应信号的SN(信噪比)水平，并在这之后将响应信号提供给滤波部件82。当由于响应信号一度用于测试环境中暗噪声水平比较低的场合，在随后的延时计算中不存在特别的问题时，可以忽略同步的附加均值过程。滤波部件82对提供给其的响应信号进行滤波，例如，切除DC(直流)成分和低音扬声器不需要的中到高频，并在滤波处理之后将响应信号提供给正值转换部件83。对于滤波部件82，应当选择具有与时间不相关的相位变化的滤波器或具有小相位旋转的滤波器，如直线式相位滤波器，从而响应信号的波形不会显著恶化。

通过对提供给其的响应信号执行绝对值转换处理或平方处理，正值转换部件83将响应信号转换成正值。该转换成正值的响应信号是随后用于分析的信号，并被提供给第一瞬态响应选择和确定部件84。

实际波形的一个实施例如下所示。如图3所示，由测试信号产生部件6产生、通过低音扬声器进行回放的测试信号(测量信号)例如图3所示的由5个波长的正弦波(100Hz)组成。作为该信号被话筒MC收集的结果，得到如图4所示的响应信号(低音扬声器响应波形)。

当然，如图3所示，由于测试信号并不是以稳定方式连续进行回放的正弦波，所以响应信号变成如图4所示的瞬态响应波形，并且由于房间内的混响而没有会聚在5个波长的范围内。同样如上所述，当滤波部件82对如图4所示的响应信号进行滤波处理，以及为了将响应信号转换成正值，正值转换部件83对其进行绝对值转换处理时，得到了如图5A所示的响应波形。该如图5A所示的波形是将在下一级进行分析的波形。

为了方便，在如图5A所示待分析的波形(转换成绝对值的响应波形)中，可以观察到的作为短脉冲波的响应的第一山峰部分，称之为“第一瞬态响应部分”，而随后的山峰部分称之为“第二瞬态响应部分”、“第三瞬态响应部分”、……图5B表示被矩形包围的部分的放大波形，在图5B中用黑色填充的部件是第一山峰部分，即第一瞬态响应部分。

在目标扬声器中，也就是说在本具体实施方式的低音扬声器中，对于成为用作测试信号的短脉冲波的源的正弦波，优选通过另一个使用的测量装置来预先确定在其处测试信号被认为具有确定的输出的频率或者在其处肯定在该频率的响应不会很低的事实的频率。

当确定了第一瞬态响应部分时，有可能根据其波形评估上升点，结果可以确定低音扬声器的延时。因此，相对于待分析波形来自动搜寻“第一瞬态响应部分”变得重要起来。例如，当接收到如图5A所示的待分析波形输入时，用来选择和确定“第一瞬态响应部分”的元件就是第一瞬态响应选择和确定部件84。

图6表示使用在本具体实施方式回放装置的第一瞬态响应选择和确定部件84中用来选择和确定第一瞬态响应部分的过程，还表示提供给第一瞬态响应选择和确定部件84中的待分析波形的一个实施例。

例如，假设将如图6所示的4096个采样点的待分析波形提供给第一瞬态响应选择和确定部件84。如图6上部箭头所指示的，将待分析波形的4096个采样点的一半的第2048个采样点的位置作为分析的起点，相对于时间(在朝向过去的方向)在之前的方向进行分析。

在这种情况下，当采样频率FS＝48kHz时，对应于2048个采样点的低音扬声器延时为42.6ms(毫秒)。如果在低音扬声器中的电延时设置为0，可以测量出空间延迟，即距离，大约为15m(米)。在用于进行测量的低音扬声器中，当发生长于或等于42.6ms的延时时，就不能进行测量。当在系统侧假设具有比上述长的延时时，改变在分析的起始点的采样点和回放侧短脉冲波的长度。

作为用于分析的假设，设置振幅基准值的参数TH_WF_SIN。参数TH_WF_SIN的值需要设置成至少高于暗噪声电平，且需要设置成小于对应于能够被假定为第一瞬态响应部分的波形的量。这里的数值是在CPU和DSP(数字信号处理器)内能够观察的数值，CPU和DSP通过话筒和ADC(模拟数字转换器)构成了第一瞬态响应选择和确定部件84，并配置在附加均值部件81的前一级。

然后，分析从第2048个采样点位置以一个采样点为单为开始进行，它是如前所述的向前方式的起点。在分析中，当在目标采样点前、具有低于或等于TH_WF_SIN的采样点如图6所示持续规定采样点数目(TH_WF_COUNT)时，将该位置设定为“临时上升点”。

在如图6所示实施例的情况下，将规定采样点数目TH_WF_COUNT大致设定为100个采样点。也就是说，当存在短脉冲波响应时，假设下面的内容是预先知道的：规定采样点数目不变得大于或等于TH_WF_COUNT个采样点，而数据数值不变得小于或等于振幅基准值TH_WF_SIN。

当从“临时上升点”看时，相对于时间该点所属的第一个山峰波形，在第一瞬态响应选择和确定部件84中是目标“第一瞬态响应部分”的候选(candidate)。以如上所述的方式，当选择好候选第一瞬态响应部分时，向该山峰波形增加几个舍弃条件，以便确定选择波形是第一瞬态响应部分的可能性实际增大。

如果SN值原先就是好的，即使没有附加舍弃条件也不存在问题。然而实际上，当考虑在居家的回放环境下测量时，有可能出现这样的情况，其中暗噪声电平高且观察到噪音波形在第一瞬态响应部分之前一定的时间处出现。此外，可能出现这样的情况，其中由于低音扬声器经常直接安装在地板上，在作为再现的测试信号的脉冲信号通过空气传播并且到达话筒MC之前，从低音扬声器外壳传给地板的振动到达话筒MC，并能以波形的形式观察到。

通过上面的事实，相对于确定的候选第一瞬态响应部分的波形，例如通过将实际舍弃条件与下面的舍弃条件比较来检查实际舍弃条件。舍弃条件的例子如下所示：

(1)计算结果表明低音扬声器延时大于或小于期望的时间(包括相对于时间计算负时间的情况)，

(2)山峰的尺寸(面积)比期望的尺寸小，以及

(3)山峰左肩平均倾斜度的计算结果表明倾斜度比预定值更小。

条件(1)是基本上能够确定第一瞬态响应部分的选择是否错误的条件。条件(2)是防止噪音被不正确地确定为第一瞬态响应部分的条件。条件(3)是防止不能消除的影响(如DC成份)和防止通过地板传导振动的条件。

上述的舍弃条件(1)至(3)只是几个例子，当然还可以使用除这些条件以外的舍弃条件，也能够根据用于音频等的回放环境组合使用多个舍弃条件。在本具体实施方式下，以在第一瞬态响应选择和确定部件84能够查询的记录介质13(如存储器)中数据库式的舍弃条件列表的方式，提前配置舍弃条件。

在该具体实施方式的回放装置中，如图1所示，舍弃条件列表13连接到控制部件10上，第一瞬态响应选择和确定部件84通过控制部件10接收和使用舍弃条件列表提供的信息。

然后，当满足舍弃条件(舍弃因子)时，再次选择候选第一瞬态响应部分(选择另一个候选第一瞬态响应部分)，再次执行上述的分析。基本上，当将要舍弃该舍弃条件时，常常选择相对于时间在第一瞬态响应部分之前、原来应当成为正确解决方案的候选。因此，例如可以通过对每次循环(每次改变用于第一瞬态响应部分的候选)增大振幅基准值TH_WF_SIN来进行改进。

然而，当该循环重复过多的次数时，也就是说，当改变候选第一瞬态响应部分的次数过度多时，存在不能对假定为正确的第一瞬态响应部分进行检测的情况。因此，向用户显示一条信息，如错误信息，并放弃对低音扬声器延时的测量。随后例如在调节好回放声场之后，例如低音扬声器安装位置发生变化或安装话筒MC的收听位置发生变化，就要再次进行低音扬声器延时的测量。

之后，根据目标第一瞬态响应部分的多个采样值，当正确选择了第一瞬态响应部分并确定为待分析的第一瞬态响应部分时，低音扬声器延时计算部件85参考预先配置好的波形数据库14，估算待分析波形(短脉冲波响应)的上升点，并根据该上升点确定低音扬声器延时。

在本具体实施方式的回放装置中，如图1所示，波形数据库14与控制部件10相连接，而低音扬声器延时计算部件85可以通过控制部件10接收和使用波形数据库14提供的数据。

图7表示提供给低音扬声器延时计算部件85的待分析波形的一个实施例。图8表示估算待分析波形上升点的一个实施例。在如图7所示的待分析波形中，本具体实施方式的低音扬声器延时计算部件85通过使用受噪声影响小、表现为上升部分的第一瞬态响应部分的数据，而不是使用在第一瞬态响应部分之前、表现为对噪声影响敏感的部分的数据来估算上升点。

更具体地，如图8所示，例如如图7所示、确定对应具有满意SN比的上升部分峰值、1/2峰值和3/4峰值的采样点数。为了估算最初的上升点，将采样点数与波形数据库14的信息进行比较。

也就是说，在波形数据库14中存储了设置成索引值的峰值、1/2峰值和3/4峰值之间的对应关系和指示上升点的信息。当然，存储了多个不同的索引值和与之对应的指示上升点的信息。如果确定了峰值、1/2峰值和3/4峰值，就能够唯一地确定上升点。

基本上，如果待分析波形(测量信号)不复杂且回放只限于低音扬声器，波形数据库14可以比较简单地行成。当然，上升点也可以通过代替波形数据库14使用预定函数来确定。除了下面将要描述的确定上升点方法的一个实施例之外，为了确定零交叉点(zero-cross point)例如可以根据上述多个采样点/数据确定回归直线或回归曲线，或者通过外插法可以确定零交叉点。

在上述方式中，低音扬声器延时计算部件85可以快速而准确地指定待分析波形的上升点，并能够计算作为低音扬声器延时的从测试信号产生的时刻直到目标上升点的时间。结果，可以快速而准确地检测低音扬声器延时，可以相对于与低音扬声器相连的音频通道正确地对声场校正部件3设置迟时，并由此形成正确的声场。

在通过本具体实施方式的回放装置进行的低音扬声器延时测量中，需要注意的是：通过收集作为测试信号的正弦波短脉冲信号得到的响应波形并不形成周期性波形，因为同样如上所述，该响应是瞬态响应。例如，即使观察到具有山峰波形的每一个“瞬态响应部分”的峰值和零交叉值，它们也不是周期性的，并且难以从它们估算出最初的上升点。

通过采用与例如在第2004-133671号日本专利申请中提出的、基于从波形的最大值得到的相对值估算脉冲响应上升点的方法相同的方法同样难以确定上升点。理由在于其不同于脉冲响应，这里使用的短脉冲响应波形是基于低频的，其波长长，如图7所示同样是瞬态响应的，上升部分扩展很大的范围，且在上升检测中的误差变得更大。

并且，由于部分上述的舍弃条件是必需的，在待分析波形的波形响应的上升部分及相对于时间这一部分的前一部分中，由于受到噪声和其它震动的影响，测量值可能不稳定。在待分析波形上升点之前的波形中出现问题的情况的实施例如图9、10和11所示。

例如，可能出现下面的情况。如图9所示，在待分析波形上升点之前出现偏移。如图10所示，由于在待分析波形上升点之前受到噪声影响，可能出现被错误地当作瞬态响应的山峰部分。如图11所示，不能被LPF(低通滤波器)除去的高频噪声导致出现被错误地当作瞬态响应的山峰部分。

因此，在本具体实施方式的回放装置的测量功能部件8中，如图9、10和11所示，通过采用认为SN比令人满意的第一瞬态响应部分中的采样值估算上升点，而不是采用具有受偏移和噪声影响很大的可能性的部分的数据(具有差的SN比的部分)确定上升点。

[测量功能部件的操作总结]

下面，将会参考图12中的流程图，对上述的测量功能部件8的操作进行描述。在图12所示的流程图中的处理过程是当通过操作部件12从用户得到指令执行声场校正处理时，由测量功能部件8在控制部件10的控制下执行的处理过程。

当从用户得到指令执行声场校正处理时，声场校正部件3在控制部件10的控制下进行操作，产生正弦波的短脉冲信号，并将该信号提供给低音扬声器，从而发出该信号。然后，该信号由安装在收听位置的话筒MC接收，其被提供给测量功能部件8的附加均值部件81，从而执行增加SN水平的附加均值处理(步骤S101)。

之后，将与正弦波的短脉冲信号对应的、经过附加均值处理的响应信号提供给滤波部件82，从而进行用于消除噪音的滤波处理(步骤S102)。在滤波部件82中，例如滤去对低音扬声器而言不必要的直流分量和中到高频。

然后，将进行了滤波处理的响应波形提供给正值转换部件83，从而进行正值转换处理(步骤S103)。如上所述，该正值转换处理通过对响应波形进行绝对值转换处理或通过对其进行平方处理，将响应信号转换成正值。将以这种方式使响应信号转换成正值而得到的信号作为待分析波形提供给第一瞬态响应选择和确定部件84。如上所述的第一瞬态响应选择和确定部件84确定和选择候选第一瞬态响应部分，其是待分析波形的第一个山峰部分(步骤S104)。

当选择候选第一瞬态响应部分时，通过参考预先提供的舍弃条件列表13确定选择的候选第一瞬态响应部分是否与舍弃条件相一致(步骤S105)。以如上所述的方式，将一些舍弃条件添加到候选第一瞬态响应部分中，以使确定和选择的波形是实际被应该确定的第一瞬态响应部分的可能性增大。

在步骤S105的确定过程中，当选择的候选第一瞬态响应部分与预定舍弃条件不一致时，确定选择的候选第一瞬态响应部分为目标第一瞬态响应部分(步骤S106)。然后，如参考图8所述的，低音扬声器延时计算部件85根据在步骤S106确定的第一瞬态响应部分的多个采样值、根据波形数据库14的信息估算响应信号的上升点(步骤S107)。使用该估算的上升点计算低音扬声器延时(步骤S108)，并由此完成如图12所示的处理。

当在步骤S105的确定过程中确定了选择的候选第一瞬态响应部分与舍弃条件相一致时，确定步骤S109已经执行的处理次数是否小于或等于预定的次数(步骤S109)。换句话说，步骤S109的确定过程确定与舍弃条件一致的候选第一瞬态响应部分的数目是否大于或等于预定值。

由于这一原因，当在步骤S109的定过确程中确定步骤S109已经执行处理的次数不小于或等于预定次数时，这种情况不能正常检测第一瞬态响应部分。因此，作出不能检测目标第一瞬态响应部分的错误信息报告(步骤S110)，并随之完成如图12所示的处理过程。

当在步骤S109的判定过程中确定步骤S109已经执行处理的次数小于或等于预定次数时，改变候选第一瞬态响应部分(步骤S111)。然后，重复从步骤S104开始的处理，并执行对下一个第一瞬态响应部分的处理。

结果，对于该具体实施方式的测量功能部件8，可能快速而准确地指定待分析波形的上升点，该波形由与作为测试信号的短脉冲信号响应的响应信号形成，以及可能计算出作为低音扬声器延时的、从测试信号产生时刻直到目标上升点的时间段。然后，根据计算的低音扬声器延时，相对于与低音扬声器连接的音频通道的延时能够正确地被设置到声场校正部件3中，并且能够形成正确的回放声场。

换句话说，连续正弦波形成的短脉冲波通过目标扬声器(低音扬声器)再现为测试信号(测量信号)。相对于通过使用话筒收集信号得到的响应信号的方波或绝对值波形，检测“第一瞬态响应部分”，其是波形内的第一个山峰部分。然后，根据包含检测的山峰顶点邻近的两个或多个点，通过使用列表或特定函数来估算与正弦波目标频率相关的“上升点”。这使快速而准确地计算直到话筒的安装距离和包含低音扬声器内的滤波器延迟的“低音扬声器延时”成为可能。

该方法的特性在于，对于在低音扬声器系统中具有大的非线性特性的测量信号，直接使相对于简单回放信号的响应信号成为分析波形。从机械结构的角度看，当与普通扬声器比较时，对于具有更大非线性特性的亚低音扬声器，这特别有效。例如，在使用TSP的脉冲响应测量方法中，相对于脉冲响应计算，预先假定线性特性，并存在脉冲响应不同于实际的脉冲响应的情况。也可以说，通过进行直接响应分析的测量低音扬声器延时的方法更具有操作实用性。

[估算上升点的其它方法]

在上述的具体实施方式中，通过假定通过参考预先提供的波形数据库14，在三个数值，即第一瞬态响应部分的峰值、1/2峰值和3/4峰值的基础上估算待分析波形的上升点来进行描述。然而，本发明并不限于这个例子。图13和14表示估算待分析波形上升点的其它方法。

例如，如图13的A、B部分所示，通过具有对应于从第一瞬态响应部分的顶部振幅(从0值(零值)到峰值的振幅)的峰值侧20％的值的点和具有对应于从0值(零值)侧40％的值的点的直线与0值(零值)的水平轴彼此相交的位置可以估算为上升点。

如图13的A部分所示，优选预先测量的暗噪声水平(在测量环境无人的状态下测得的噪声)为对应于从0值(零值)侧的40％的值。

并且，如图14的A、B部分所示，在确定的第一瞬态响应部分中，通过具有对应于从第一瞬态响应部分顶部振幅(从0值(零值)到峰值的振幅)的峰值侧的50％值的点和峰值点或与峰值点非常接近点的直线与0值(零值)的水平轴彼此相交的位置可以估算成上升点。

在如图14A、B部分所示实施例的情况下，如果确定了第一瞬态响应部分，并可以确定其峰值位置，就只需要确定连接峰值位置和具有对应于振幅的50％值的点。从而，上升点可以相对容易地估算。

除了参考图13和14描述的实施例之外，同样可能通过采用相对于顶部振幅的适当比率来估算上升点，例如根据确定的第一瞬态响应部分的顶部振幅，通过具有对应于从第一瞬态响应部分的顶部振幅(从0值(零值)到峰值的振幅)的峰值侧的30％的值的点和具有对应于从0值(零值)侧的30％的值的点的直线与0值(零值)的水平轴彼此相交的位置可以估算成上升点。也就是说，在根据确定的第一瞬态响应部分而确定的N(N为1或更大的整数)个或更多个点的基础上，可以估算待分析波形的上升点，也就是，相对于短脉冲信号(测试信号)的响应信号的上升点。

[其它]

作为用来产生正弦波短脉冲信号的测试信号产生部件的功能和组成如图2所示测量功能部件8的每一个部件的功能当然可以通过由控制部件10执行的程序来实现。也就是说，在控制部件10中生成用来执行参考图12中流程图所述处理的程序，并执行该程序。由此，作为测量功能部件8的功能通过控制部件10来实现，从而可以测量和适当地校正相对于低音扬声器的低音扬声器延时。

在上述具体实施方式中，采用100Hz的正弦波短脉冲信号作为测试信号，但本发明并不限于该例子。就频率来说，可以使用具有100Hz或其附近频率、对低音扬声器有意义的信号，或者使用具有几十Hz到几百Hz、其上叠加有时间窗从而具有与上述短脉冲信号类似的预定时间宽度的信号作为测试信号。时间窗的叠加可以通过叠加具有固定时间宽度的矩形波(脉冲信号)来实现。短脉冲信号并不限于多个正弦波，也可以只是一个正弦波。并且，如果扬声器的响应特性是令人满意的，也可以使用半波的正弦波。

在上述具体实施方式的回放装置中，描述了第一响应部分的确定和用来估算待分析波形上升点的处理都通过测量功能部件8的低音扬声器延时计算部件85来执行的，但本发明并不限于该例子。第一响应部分的确定和用来估算待分析波形上升点的处理也可以通过不同的部件来相应地执行。

在上述具体实施方式的回放装置中，以参考图8的描述方式描述了测量功能部件8的低音扬声器延时计算部件85，从在待分析波形的时间方向的预定位置开始向在时间返回的方向进行分析，但本发明并不限于该例子。该分析当然可以在时间通道的方向上从上升点之前预定位置开始进行。

在上述具体实施方式中所用的所有响应信号的时间长度、其采样频率以及其分析的基准位置等，都只是例子，并且当然不限于这些值。

在上述具体实施方式的回放装置中，采用本发明可以被应用到能回放光盘、如DVD的回放装置的情况作为例子来进行描述，但本发明并不限于该例子。本发明同样可以应用到能够再现音频信号的个人计算机和各种类型的回放装置、记录和回放装置和音频设备，如音频放大器。

在上述具体实施方式的回放装置中，采用对5.1声道的多声道音频进行回放的情况作为例子来进行描述，但本发明并不限于该例子。本发明同样可以应用到需要测量由用于低音频的扬声器、如低音扬声器或亚低音扬声器发出音频的低音扬声器延时的情况。

本领域熟练技术人员应该理解的是，取决于设计要求和其它因素，可以进行各种修改、组合、次—组合和改变，只要它们在后附的权利要求及其等价物的范围之内。

Claims (7)

1.一种声学装置，包括：

正值转换装置，用于将通过使用话筒收集扬声器发出的测试信号而得到的响应信号转换成正值；

检测装置，用于检测成为响应信号第一个山峰部分的第一瞬态响应部分，所述响应信号通过正值转换装置转换成正值；

估算装置，用于从包含第一瞬态响应部分的峰值位置或其附近位置、根据转换成正值的响应信号确定的至少N(N为1或更大的整数)个点估算响应信号的上升点；以及

计算装置，用于根据由估算装置估算的上升点和产生测试信号的时间计算由话筒收集的音频的延时。

2.根据权利要求1的声学装置，其中用于发出测试信号的扬声器用于低音频。

3.根据权利要求1的声学装置，其中估算装置通过参考由多条信息组成的列表信息估算上升点，其中N个点中的两个或多个与上升点相对应。

4.根据权利要求1的声学装置，其中估算装置根据预定的函数估算上升点，其中根据N个点中的两个或多个来确定上升点。

5.一种延时计算方法，包括下列步骤：

从扬声器发出测试信号；

通过使用话筒收集该扬声器发出的测试信号；

将通过使用话筒收集得到的响应信号转换成正值；

检测成为转换成正值的响应信号的第一山峰部分的第一瞬态响应部分；

从包含检测的第一瞬态响应部分峰值位置或其附近位置、根据转换成正值的响应信号确定的至少N(N为1或更大的整数)个点估算响应信号的上升点；以及

根据通过估算的上升点和产生测试信号的时间，计算由话筒收集的音频的延时。

6.一种记录介质，其上存储有一延时计算程序，用于使计算机能执行包括下列步骤的处理：

产生测试信号并将所述测试信号提供给扬声器，从而发出所述的测试信号；

将通过使用话筒收集由扬声器发出的测试信号而得到的响应信号转换成正值；

检测成为响应信号第一个山峰部分的第一瞬态响应部分，所述响应信号在正值转换步骤中转换成正值；

从包含在检测步骤检测的第一瞬态响应部分的峰值位置或其附近位置、根据转换成正值的响应信号确定的至少N(N为1或更大的整数)个点估算目标响应信号的上升点；以及

根据估算步骤估算的上升点和产生测试信号的时间，计算由目标话筒收集的音频的延时。

7.一种声学装置，包括：

正值转换部件，配置成用于将通过使用话筒收集扬声器发出的测试信号而得的响应信号转换成正值；

检测部件，配置成用于检测成为响应信号第一个山峰部分的第一瞬态响应部分，所述响应信号通过正值转换部件转换成正值；

估算部件，配置成用于从包含第一瞬态响应部分的峰值位置或其附近位置、根据转换成正值的响应信号确定的至少N(N为1或更大的整数)个点估算响应信号的上升点；以及

计算部件，配置成用于根据由估算部件估算的上升点和产生测试信号的时间计算由话筒收集的音频的延时。

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