CN1901760A - 声场测量装置和声场测量方法 - Google Patents

Abstract

一种声场测量装置，包括：话筒组，具有以指定间隔排列的第一和第二话筒，收集从第一和第二扬声器输出的音频信号；测量单元，基于从第一和第二话筒收集的音频信号测量第一和第二扬声器、以及第一和第二话筒之间的距离；以及位置计算单元，当第一扬声器被取为标准位置时，基于相应的测量距离来计算第一和第二话筒的位置、以及第二扬声器的位置。

Description

声场测量装置和声场测量方法

相关申请

本发明包含2005年7月20日提交给日本特许厅的日本专利申请JP 2005-210431所涉及的主题，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种声场测量装置和一种声场测量方法，它能计算多个扬声器在实空间中的位置关系，作为用于形成例如多声道音频系统的输出装置。

背景技术

在视频数据、音乐数据等的回放系统中，对于用户而言评价实际感觉或音质为较佳或不佳是相对容易的。例如，当用户收听交响乐时最好能生成一声场，在该声场中用户能清晰地感觉出各个乐器的位置，并且能在虚拟声场中想起仿佛真正的交响乐团就在用户面前演奏一样的景象。

例如，有双声道立体声系统，它调节包括L-信号和R-信号的双声道立体声信号的各个信号通道的音量，使回放声场的声像位于最佳位置作为虚拟声像，并从两个扬声器输出信号；三声道立体声系统，它在左右两个声道扬声器的中间添加一个中央扬声器；5.1声道立体声系统，其中还添加了后部扬声器；等等。

例如，在诸如5.1声道立体声系统的多声道音频系统中，从各个扬声器输出的音频信号的参数被确定以再现一个逼真的声场。例如，在收听者收听位置上回放音频的音量和音质的平衡取决于所谓收听环境而改变，该收听环境包括收听房间的结构、用户相对于扬声器的位置等，因此，会有收听者实际感觉到的声场(acousmato)与录制时所形成的理想回放声场不同的问题。

以上问题在诸如小房间和车辆之类的小空间中较为显著。在车辆内部，在扬声器和收听位置之间的距离间隔较大的许多情形中，收听者的位置受到座位位置的限制。因此，从扬声器输出的音频信号的抵达时间会有时间差，且声场会显著地失去平衡。特别是在车辆内几乎满座的情形中，回声等杂乱地合成并抵达收听者处，这变成干扰收听位置中的回放声场的一个因素。此外，在较小房间或车辆中，安装扬声器的位置受到限制，当难以实现从扬声器输出的声音直接抵达收听者耳朵的扬声器位置时，因扬声器位置而对音质的改变会对回放声场的劣化起作用。

因此，为了根据收听者实际使用音频系统的收听环境来创建尽可能接近原始声场的回放声场，进行适当的声音校正以输出音频信号。首先，测量收听环境中的音频特征，然后进行声音校正的信号处理的参数基于测量结果被设置成音频输出系统的音频设置。根据所设置参数处理的音频信号从扬声器输出，从而重现经校正以便于适应收听环境的较佳声场。作为声音校正，例如，要赋予音频信号的延迟时间可根据从扬声器到收听位置的抵达时间来校正，从而从扬声器输出的各个声道的音频信号几乎同时抵达收听者的收听位置(耳朵的位置)。

作为声音特征的测量和基于该测量的声音校正的一个示例，以下使用专利文件1中所公开的声音校正装置的方法是众所周知的。

首先，在使用音频设置的空间中，即在收听空间中，用于测量的话筒被安排在收听者耳朵(收听点)的位置处。然后，从扬声器中输出测量音调，由话筒收集该测量音调，且每个扬声器和收听位置(话筒的设定位置，即所收集声音的位置)之间的距离信息根据所收集音频信号的特征来计算。因为空间中音频从各个扬声器到收听位置的抵达时间可基于距离信息获得，所以声音校正装置可通过使用各个扬声器的抵达时间的信息，来设置与各个扬声器相应的声道的音频信号的延迟时间，使得从各个扬声器发出的音频抵达收听位置的时间相合。因此，校正音频信号的抵达时间和相位位移直到收听点被称为时间对准调节。

专利文件1：JP-A-2000-261900

发明内容

当进行声场的以上测量时，有可能通过使用一个话筒选择与回放音频信号的频率在收听环境中的局部状态(峰值或垂度)或频率特征的变化相关的特定参数的校正值，并且当通过使用多个话筒进行等效测量且取计算值的平均时，显然可实现更灵活的处理。

在调节时间对准的方法中，收听环境中的实际回放声场通过使用多个话筒在收听环境的多点上测量。然而，在从收听环境的多点上进行测量的情形中，当话筒数量增加时测量将按比例增加，且时间对准的调节操作因收听者必须选择时间对准的标准所在之处等等而对收听者而言变得复杂和麻烦。

出于以上原因，需要由较少量的话筒来在收听环境中测量回放声场，然而，在使用例如两个话筒时，当只有扬声器和话筒之间的距离为已知时扬声器相对于收集点的位置并不固定。

与两个收集点等距离的所有点对应于扬声器相对于收集点的候选位置。即，顶点为收集点的圆锥体的底部外圆周上的所有点都可以是扬声器位置的候选点。因此，即使在受限于包括扬声器和两个收集点的两维平面时，也总是计算两个相应点。因为两点之间的位置关系不能基于计算值分辨，所以难以准确地指定扬声器位置。

本发明已鉴于以上常规情形提供，且期望提供一种声场测量装置和一种声场测量方法，它能指定通常不能由两个话筒指定的扬声器位置。

根据本发明一实施例，在用于测量排列在回放环境中的第一和第二扬声器的排列位置的声场测量装置中，提供了一种装置，包括：话筒组，具有以指定间隔排列的第一和第二话筒，收集从第一和第二扬声器输出的音频信号；测量单元，基于从第一和第二话筒收集的音频信号分别测量第一和第二扬声器、以及第一和第二话筒之间的距离；以及位置计算单元，当第一扬声器被取为原始点(标准位置)时，基于相应的测量距离来计算第一和第二话筒的位置、以及第二扬声器的位置，从而计算排列在回放环境中的第一和第二扬声器的位置。

位置计算单元基于有关第一扬声器的测量单元上测量的话筒和扬声器之间的距离，来计算第一扬声器置于正向区域时相对于话筒组的位置，并将第一扬声器作为标准位置，计算第二扬声器相对于话筒组的候选位置。

位置计算单元将根据从第二扬声器输出的、并由安装在第一排列上的话筒组收集的音频信号所计算的第二扬声器的候选位置与根据从第二扬声器输出的、并由安装在第二排列上的话筒组收集的音频信号所计算的第二扬声器的候选位置作比较，以指定第二扬声器的位置。

重要的是第二排列和第一排列不在连接第一和第二话筒的连线上，且第一排列和第二排列可以是第一扬声器和第一话筒之间的距离、以及第一扬声器和第二话筒之间的距离几乎相等的排列。

附图说明

图1是用于说明其中应用了根据本发明一实施例的声场测量装置的音频组合的结构示图；

图2是用于说明音频组合中扬声器和话筒的排列的示意图；

图3是用于说明音频组合中的声场校正/测量功能单元的结构示图；

图4是用于说明通过将测量音调信号的脉冲响应输入到声场校正/测量功能单元的测量处理块来测量扬声器和话筒(收听位置)之间的距离的过程的功能块图；

图5A是示出脉冲响应的原始波形的波形图，而图5B是通过放大图5A所示的脉冲响应原始波形在水平轴上的上升位置而示出的波形图；

图6A是其中伴有具有正负极点幅值的脉冲响应的波形数据的波形图，而图6B是通过放大图6A所示的脉冲响应原始波形在水平方向上的上升位置而示出的波形图；

图7是示出脉冲响应原始波形的频率特征的频率特征图；

图8是示出通过声场校正/测量功能单元中的低通滤波器后的信号波形的波形图；

图9是说明话筒和作为声源的扬声器之间的距离和位置关系的示意图；

图10是说明话筒和作为声源的扬声器之间的距离和位置关系的示意图；

图11是说明根据由置于坐标Sm1(Pmx1，Pmy1)的话筒组收集的音频信号计算的第二扬声器的候选位置坐标的概念示图；

图12是说明根据由置于坐标Sm2(Pmx2，Pmy2)的话筒组收集的音频信号计算的第二扬声器的候选位置坐标的概念示图；

图13是说明根据由置于坐标Sm3(Pmx3，Pmy3)的话筒组收集的音频信号计算的第二扬声器的候选位置坐标的概念示图；

图14是说明根据由置于坐标Sm4(Rmx1，Rmy1)的话筒组收集的音频信号计算的第二扬声器的候选位置坐标的概念示图；

图15是说明根据由置于坐标Sm5(Rmx2，Rmy2)的话筒组收集的音频信号计算的第二扬声器的候选位置坐标的概念示图；

图16是说明在比较在运动之前和之后时中央扬声器和两个话筒之间的距离不同的特定示例的概念示图；

图17是说明通过在运动前的同一位置将话筒组旋转预定角度，将第二扬声器的候选位置坐标计算为第二排列的情形的概念示图；

图18是说明根据由话筒组60收集的音频信号计算的第二扬声器在三维空间的候选位置坐标的示意图；

图19是说明根据由通过将话筒组60移到三维空间的任意位置收集的音频信号计算的第二扬声器的候选位置坐标的示意图；

图20是说明话筒和作为声源的扬声器之间的距离和位置关系的示意图；

图21是说明话筒和作为声源的扬声器之间的距离和位置关系的示意图；

图22是说明话筒和作为声源的扬声器之间的距离和位置关系的示意图；

图23是说明话筒和作为声源的扬声器之间的距离和位置关系的示意图；

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述示为本发明一实施例的声场测量装置。示为实施例的该声场测量装置安装在支持所谓多声道系统的音频组合中，其中多个扬声器相连且记录时的声场可由从各个扬声器输出的音频信号逼真重现，各个扬声器可准确地测量分析声场参数所必需的各个扬声器的位置信息，这些声场参数被赋予原始的音频信号以产生更为逼真的声场。

图1示出其中应用了根据本发明一实施例的声场测量装置的整个音频组合的结构示例。

图1所示的音频组合1包括：媒体回放单元2，读取记录在记录媒体(下文中称为媒体)中的音乐内容的数据；声场校正单元3，具有改变所重现原始多声道音频信号的特征的声场校正功能和测量由话筒6a，6b收集的测量信号的功能；以及功率放大器单元4，使相应的校正后多信道音频信号相乘并将它们提供给相应类型的扬声器51到“5n”。它还包括两个话筒6a，6b，测量由从各个扬声器输出的音频信号产生的声场。此外，音频组合1包括存储器单元8，用于存储多个程序，这些程序用于执行：校正声场校正单元3中的声场的过程、以及测量由扬声器输出的并由话筒6a，6b收集的信号的过程，或用于存储这些过程所需的信息。作为存储器单元8，可应用非易失性的和可重写的存储器元件，例如闪存等。以上各个单元完全受控制单元7的控制。

媒体回放单元2读取记录在媒体中的音频内容的数据。可由媒体回放单元2重现的媒体的类型、记录格式等并不特别受限，但例如CD(光盘)和DVD(数字多功能盘)可用作示例。

在现有的DVD格式中，音频数据根据与DVD标准兼容的诸如DVD音频、AC3(音频码号3)的系统来压缩和编码。因此，媒体回放单元2还包括用于解码经压缩和编码的音频数据的解码器。

媒体回放单元2可以是可重现DVD和音频CD的所谓混成(compo)驱动器。音频信号的输入目标并不限于可在媒体回放单元2中重现的媒体，而可以是接收和解调电视广播等、并输出视频信号和音频信号的电视调谐器。输入目标还可以是通过有线LAN、无线LAN、网络、或通过连接诸如所谓因特网的以上网络形成的大型网络而提供音频信号的服务器装置。此外，诸如硬盘的大容量记录媒体也是较佳的。另外，媒体回放单元2包括用于媒体回放、电视调谐器的以上配置、用于通过组合网络、HDD等来使它们相连的配置也是较佳的。

媒体回放单元2对应于多个声道，由媒体回放单元2读取的音频信号从与各个声道相对应的多类信号线输出。在该实施例中，音频组合1支持5.1声道环绕系统，且媒体回放单元2最多向扬声器输出6类音频信号，分别对应于中央声道(C)、左前声道(FL)、右前声道(FR)、左环绕声道(BL)、右环绕声道(BR)、以及亚低音扬声器声道(SW)。在媒体回放单元2中回放的音频信号被输入到功率放大器4中，作为其声学特征在声场校正单元3的测量功能单元和声场校正功能单元中得到校正的信号。声场校正单元3的细节将在后面描述。

功率放大器单元4通过放大所输入的音频信号来输出用于驱动扬声器的驱动信号。在该情形中，功率放大器单元4包括与音频组合1所支持的声道配置数量相对应的电路系统，通过与各个声道相关的各个放大电路放大音频信号，并向扬声器输出多个驱动信号，分别对应于例如在上述收听环境中置于适当位置的中央声道(C)、左前声道(FL)、右前声道(FR)、左环绕声道(BL)、右环绕声道(BR)、以及亚低音扬声器声道(SW)。根据多声道配置，音频组合1可重现当音乐内容被录制到当前收听环境时的录制环境。

对于扬声器5，可连接与众多声道相对应的众多扬声器。在该实施例中，共有六个扬声器因为5.1环绕系统与各个声道相连。当音频组合1支持7.1声道环绕系统时，可连接八个对应于各个声道的扬声器。音频组合1的扬声器和话筒的排列将参照图2进行说明。

图2示出支持5.1声道环绕系统的音频组合中的典型扬声器排列。在该实施例中，为便于说明，扬声器的声音产生中心和话筒的声音收集中心假定设置于(同一平面中的)相同高度，并说明指定两维平面中的排列位置的方法，但是，也可能通过同一方法在本发明所包括的三维空间中指定扬声器位置。将本发明应用于三维空间的情形将在后面段落中说明。

图2所示的扬声器51对应于中央声道(C)，扬声器52对应于左前声道(FL)，扬声器53对应于右前声道(FR)，扬声器54对应于左环绕声道(BL)，扬声器55对应于右环绕声道(BR)。音频组合1还包括未在图2中示出的用于亚低音扬声器声道(SW)的扬声器，且媒体回放单元2输出与该六个声道相对应的六类音频信号。

根据从如图2排列的扬声器输出的音频信号，声场在由扬声器围绕的区域中产生。作为使用音频组合1的收听环境，可引用车辆的内部、小房间的内部等。

话筒6a，6b是用于在测量收听环境中产生的声场时收集指定测量音调的装置，且在多个扬声器中的一个扬声器被作为标准时，话筒6a和话筒6b最好被设置成与标准扬声器几乎等距。在该实施例中，话筒6a和话筒6b彼此有一间隔地固定，在该间隔中根据收听环境中各设定位置的特性差异并不显现，例如形成话筒组60的20厘米的间隔。通过话筒6a，6b收集的音频信号被输入到声场校正单元3中。

控制单元7包括具有CPU(中央处理单元)、ROM、RAM等的微计算机。它执行控制、并执行关于图1所示音频组合1中所包括的各个单元或各个功能部件的各类处理。用于接收由用户作出的操作选择的用户接口单元9最好也与控制单元7相连。

随后，声场校正单元3的内部配置将参照图3进行详细说明。

声场校正单元3包括声场校正/测量功能单元31，它具有校正声场的功能和测量来自扬声器的输出音频的功能。声场校正/测量功能单元31包括：声场校正处理块32，校正原始音频信号的特征；以及测量处理块33，测量用于分析赋予原始音频信号的参数等所必需的音频特征信息，用于产生更为逼真的声场。

声场校正/测量功能单元31包括放大从话筒6a输入的音频信号的话筒放大器34a，以及放大从话筒6b输入的音频信号的话筒放大器34b，且在话筒放大器34a，34b中放大的要测量的信号被传送给进行测量处理的测量处理块33。

声场校正处理块32基于测量结果执行用于校正声场的处理，以改变预定参数值。提供了开关35，用于切换测量模式和声场校正模式。在开关35中，执行切换使终端Tm2或Tm3可有选择地与终端Tm1相连。切换由控制单元7控制。

测量处理块33还包括测量单元331a、331b，测量音调处理单元332，以及扬声器位置计算单元333。测量音调处理单元332产生并输出用于测量的音频信号。在下文中，用于测量的音频信号被称为测量音调信号。测量音调信号是由音频组合1的控制单元7所包括的CPU(中央处理单元)或未示出的DSP(数字信号处理器)等创建的特定信号音调。因此，由话筒6a，6b同时收集的测量音调信号的特征之间的特征差异和产生时的信号特征可由DSP和CPU分析。在图3中，为便于示出示图，来自测量音调处理单元332的信号输出线被示为一条线，然而实际上有与声道数量相对应的实际信号输出线。最好还将事先产生的测量音调信号记录在存储器单元8或测量音调处理单元332的存储媒体中，并在测量时读出测量音调信号。

从测量处理块33中的测量音调处理单元332输出的测量音调信号通过开关35输入到功率放大器4(Tm2到Tm1)，在那里放大并从扬声器51到56输出。当测量音调处理单元332同时将测量音调(音素)的音频信号输出到多个声道时，功率放大器单元4放大关于每个声道的每个单独测量信号，并从与这些声道相对应的扬声器将它们输出。

从扬声器发出的指定测量信号由话筒6a，6b收集并输入到话筒放大器单元34a，34b。话筒6a，6b被设置成收集收听位置处(校正位置)的声音，在该收听位置处期望获得收听环境中的最佳校正声场。例如，如图2所示，话筒6a，6b的位置可被设置在接近收听环境的中心，或者在音频组合1是车载装置的情形中，话筒6a，6b最好设置在用户坐于驾驶员位置时耳朵的位置，使用户在驾驶员位置上收听时能获得最佳的声场，且在该位置收集的音频特征得到分析。

包括测量音调的周围环境声音由话筒6a，6b收集并在话筒放大器34a，34b放大，以输入到测量处理块33中的测量单元331a，331b。测量单元331a，331b执行所输入音频信号的A/D转换，并执行各种信号处理，诸如从扬声器到话筒的系统的脉冲响应处理、由FFT进行的关于所获取信号的频率分析。作为这些处理的结果，除了诸如从各个声道的扬声器到话筒6a，6b的设置位置的距离的信息，可获得有关产生声场所必须的各个项的测量结果。

扬声器位置计算单元333基于测量单元331a，331b中所测量的测量结果，执行指定收听环境中各个扬声器的位置坐标的处理。

作为测量处理块33中测量处理的一个特定示例，将描述音频组合1的用于测量各个所排列扬声器和收听位置(话筒6a，6b)之间的距离的配置和操作。

排列在音频组合1的收听环境中的扬声器和收听位置之间的距离可由基于从各个对应于声道的扬声器到收听位置的抵达时间的信息来表示。具体地，从扬声器到收听位置的距离信息可通过使用声波的传播速度(音速)转换成根据距离产生的时间差，且延迟时间信息可在声场校正处理块32的延迟处理单元321中被用作系数。使用从扬声器产生时所赋予的时间延迟量来校正通过从扬声器到收听位置的距离所产生的抵达时间差被称为时间对准。为了在收听环境的收听点中产生逼真的声场，必须在该点调节时间对准。

作为用于测量从各个扬声器到收听点的距离的一种方法，可引用以下方法。首先，在音频组合1中提供的多个扬声器可逐一按序测量。测量音调信号从扬声器51输出。作为测量音调信号，可使用具有指定频带特征的TSP(时间延伸脉冲)信号。TSP信号在测量音调处理单元332产生，并由对应于收听位置(即校正后的位置)的话筒6a，6b组收集。它通过话筒放大器34a，34b被输入到测量单元331。测量单元331a，331b基于所输入音频信号的波形获得提取为预定样本大小的单位的采样数据。采样数据在频率轴上除以TSP信号，并进一步在时间轴上作逆FFT计算，以得出所谓脉冲响应。测量单元331a，331b可通过基于脉冲响应执行用于测量等的预定信号处理或计算处理，获得从扬声器到收听位置的距离信息。

扬声器位置计算单元333可基于根据由从话筒6a输入的音频信号计算的脉冲响应所获得的特征信息、根据由从话筒6b输入的音频信号计算的脉冲响应所获得的特征信息，执行在收听环境中指定扬声器的位置坐标的处理。

扬声器在收听环境中的位置坐标由扬声器位置计算单元333指定之后，可基于各个扬声器的指定位置获得扬声器和话筒6a，6b之间的更为准确的距离信息和位置信息，并可产生用于在收听环境中创建更为准确的声场的音频信号。

接着，将说明使用从扬声器到话筒的系统的脉冲响应测量扬声器和话筒之间的距离。图4示出一种处理配置，用于通过将在测量音调处理单元332上产生的测量音调信号、以及根据来自话筒6a，6b的音频信号计算的脉冲响应输入到测量处理块33的测量单元331中，测量扬声器到话筒(收听位置)之间的距离。根据图4所示配置的处理流程将参照图5到8进行说明。

话筒音频信号通过话筒放大器34a，34b提供给测量单元331a，331b。如图4所示，所提供的话筒音频信号在A/D转换器201上被转换成数字信号，然后被提供给脉冲响应计算单元202。TSP信号还被提供给脉冲响应计算单元202，该TSP信号在测量音调处理单元332上生成并由对应于用户的收听位置设置的话筒6a，6b收集。脉冲响应计算单元202基于所输入音频信号的波形获得作为预定样本大小的单元提取的采样数据，并在频率轴上将采样数据除以TSP信号，再在时间轴上对该数据作逆FFT计算，以计算脉冲响应。脉冲响应计算单元202向平方处理单元203和频率分析/滤波器特性判定单元204提供所计算的脉冲响应。

在图5A中示出从输入到测量单元331a，331b的话筒6a，6b的音频信号计算的脉冲响应的原始波形，它是采样波形数据。水平轴示出样本大小，而垂直轴示出幅度水平。脉冲响应的原始波形的频率特征如图7所示。图5A中示出的脉冲响应的原始波形已通过执行4096个样本的采样处理而获得。样本大小4096被表示为2的12次方，这是基于适合作通过例如FFT(快速傅立叶变换)等的频率分析处理的样本大小是2的乘方的事实设置的。采样频率“fs”在该情形中为48kHz。

作为来自话筒的音频信号的采样定时，采样起始点，即采样点为“0”的定时对应于测量音调信号的输出从测量音调处理单元332启动时的点。即，由话筒6a，6b收集的音频信号、或要收集的所有音频信号的采样定时对应于来自扬声器的音频输出启动时的点。注意，脉冲响应在字面上是系统对脉冲信号的时间响应，因此，存在用于测量脉冲响应的测量音调信号为方便起见被称为脉冲信号的情形。

图5A中所示的与从采样起始点到脉冲响应的原始波形的上升点的时间相对应的声学传播距离就是要计算的扬声器和话筒之间的距离这一看法是基本正确的，但是，在该实施例中，为了减少诸如环境噪音的效应并更准确地测量距离，执行以下信号处理。因此，在相对较佳的声学环境的情形中，声学传播距离可直接根据脉冲响应波形计算。

在图5B中示出通过在采样点的方向上(水平轴方向)放大图5A所示的脉冲响应原始波形的上升位置所示的波形。图5A和图5B中所示的脉冲响应原始波形的采样数据被输入到图4所示的平方处理单元203，并还被输入到频率分析/滤波器特性判定单元204。

平方处理单元203执行关于脉冲响应的幅值的平方处理。据此，本来具有正/负极点幅值的脉冲响应的波形数据如图6A所示作平方运算，且负幅值反转并折叠成正幅值。在扬声器反相相连的情形中，即当施加正信号时扬声器振膜凹入的情形中，或者低音扬声器和高频扬声器在多路扬声器中反相相连的情形中，脉冲效应的第一上升点可被导向负极点。因此，在该实施例中执行平方处理，以涵盖正相位/负相位连接。由于负幅值可在后续过程中被处理为与正幅值相同极性的幅值，在后面所述的测量脉冲响应幅值时应执行仅涵盖正极性水平的测量。在图6B中示出通过在采样点的方向(水平轴方向)上放大图6A中所示的脉冲响应原始波形的上升位置示出的波形。

采样数据被传送给可变低通滤波器205。该可变低通滤波器205根据作为平方处理单元203的输出的平方序列，接收脉冲响应的采样数据。可变低通滤波器205被设置为：对于应用了平方处理的脉冲响应采样数据(正方波形)通过将要处理的高频成分分割为噪音，来获得适于测量目标的包络波形。然而，在一些滤波器特性中，包括脉冲响应的上升的整个包络波形变得太平滑。因此，该实施例中所提供的滤波器是可变低通滤波器，它可根据脉冲响应的频率特性作适当的变化。

频率分析/滤波器特性判定单元204使用例如FFT分析脉冲响应原始波形的输入采样数据的频率。不用说，已在先前计算脉冲响应的阶段中进行了逆FFT计算，因此，在逆FFT计算之前实际上可利用频谱数据。中频带和高频带之间幅值的平衡基于通过频率分析获得的频率特性(频率响应)来判断，且可变低通滤波器205的滤波器特性根据判断结果被判定为最佳值。

通过可变低通滤波器205之后的信号波形如图8所示。图8中所示的包络采样数据被分别输入到延迟样本大小确定单元206和阈值设置处理单元207。阈值设置处理单元207根据图8所示的低通滤波波形的采样数据计算峰值水平“Pk”，并将由对峰值水平“Pk”的指定比率计算的幅值水平设置为阈值“th”。阈值设置处理单元207向延迟样本大小确定单元206通知所设置的阈值“th”。

延迟样本大小确定单元206通过将图8所示的低通滤波信号波形的采样数据的幅值与所通知的阈值“th”作比较将采样点“0”作为起始点，来检测低通滤波波形首次变为大于阈值“th”的采样点。在图8中，所检测的采样点被示为延迟采样点“PD”。延迟采样点“PD”以样本大小为单位表示时间延迟，取对应于来自扬声器的脉冲信号的音频输出起始点的采样点“0”为起始时间，直到脉冲响应上升的点。延迟采样点PD由可变低通滤波器205准确检测而不产生误差，在该可变低通滤波器205中，通过控制频率分析/滤波器特性判定单元204来设置适当的滤波器特性。

由延迟样本大小确定单元206如上所述确定的延迟采样点“PD”的信息被通知给空间延迟样本大小计算单元208。延迟采样点“PD”以样本大小为单位表示时间延迟，取对应于来自扬声器的脉冲信号的音频输出起始点为起始点，直到脉冲响应上升的点，该点通过由话筒收集脉冲信号的音频来获得。简言之，延迟采样点“PD”表示时间尺度上扬声器和话筒之间的距离。

然而，实际上，在用于从扬声器输出脉冲信号的信号输出系统和用于由话筒收集从扬声器输出的音频、并执行采样来获得脉冲响应原始波形的采样数据的信号输入系统之间有所谓的系统延迟，诸如滤波器延迟、通过A/D或D/A转换处理引起的处理延迟。由延迟样本大小确定单元206确定的延迟采样点“PD”包括由系统延迟等引起的误差。作为这些误差的一个因素的系统延迟被事先测量，并记录在测量处理块33所包括的存储媒体等中。因此，空间延迟样本大小计算单元208通过从延迟采样点“PD”中减去由系统延迟等引起的误差，来获得对应于扬声器和话筒(收听位置)之间距离的真正的延迟样本大小(下文中称为空间延迟样本大小)。空间延迟样本大小计算单元208上获得的空间延迟样本大小的信息被通知给距离计算单元209。

距离计算单元209将所通知的空间延迟样本大小转换到时间尺度。然后，通过使用指定的计算公式，基于已被转换到时间尺度的空间延迟样本大小的信息和表示音速的值等来计算扬声器到话筒之间的距离。在作为测量目标的扬声器与由扬声器所输出的声道相关联之后，所计算的扬声器和话筒之间的距离的信息被存储在控制单元7提供的非易失性存储器等中。

基于各个声道的扬声器到话筒之间的距离差，控制单元7根据距离差确定音频从各个声道的扬声器到收听点的抵达时间的空间差。将指定延迟常数设置到各个声道的控制基于以上确定结果在延迟处理单元321中进行，以便于消除从对应于各声道的各个扬声器到收听位置的抵达时间的差异。延迟处理单元321执行由控制单元7设置的对各个音频信号的延迟处理。结果，在适当收听位置中产生这样的声场：因扬声器和收听点之间的距离差异引起的音频抵达时间的差异被消除。即，产生了时间对准在收听位置得到适当校正的声场。

随后，用于在以上声场测量过程和声场产生过程中指定收听环境中的扬声器位置的特定方法将参照图9到图17进行说明。图9和图10说明各个话筒和作为声源的各个扬声器之间的距离和位置关系。

本实施例中的收听环境是车辆或小房间的内部，这是话筒6a，6b被设置在距离扬声器不太远的位置上的情形，因此，可假设根据收听环境中有关话筒和扬声器之间位置关系的各种情形，诸如驻波或墙的反射等来收集声音的特性差异很小。具体地，样本大小最好被设置成时间长度(以上示例中为4096个点)，其中取得话筒信号在从扬声器发出的脉冲信号抵达话筒之前完成，然后第一反射声音进入话筒。此外，话筒6a和话筒6b彼此以一间隔固定，在该间隔中根据收听环境中各设定位置的特性差异并不显现。

当话筒组60的中心，即话筒6a，6b之间的中点为坐标原点(标准位置)时，对应于中央声道(C)的扬声器所设置的方向变为话筒组60的正向，即坐标轴的正向。例如，即使在话筒6a，6b和各个扬声器之间的距离“L0”、“L1”根据以上方法进行计算时，指定所设置的扬声器排列在哪个位置实际上是困难的，即如图9所示相对于话筒组60在前的位置“Pf”、或相对于话筒组60在后的位置“Pb”。

扬声器相对于话筒组60的位置可通过离原点的距离“L”和角度φ的矢量来表达。即使假设所有扬声器都在同一两维平面(例如在水平平面)上，由于扬声器相对于话筒组60的多个方向，也必然要计算对应于各情形的两个位置，因此，不可能指定该位置。

因此，在本发明实施例所示的音频组合1中，考虑多个扬声器中的一个扬声器，当回放环境中的该扬声器被取为原点时，话筒和扬声器之间距离的绝对值被计算为话筒组中心相对于扬声器的正向坐标，然后，在原点扬声器的坐标系统中计算不同扬声器(第二扬声器)距离用作原点的扬声器的相对于回放环境中话筒组的候选位置。

音频组合1通过将根据从多个扬声器中的第二扬声器所输出的、由置于收听环境中任意位置/方向(第一排列)的话筒组所收集的音频信号而计算的第二扬声器的候选位置坐标，与根据第二扬声器所输出的、由置于不同于收听环境中所述任意位置的一位置/方向(第二排列)的话筒组所收集的音频信号而计算的第二扬声器的候选位置坐标作比较，来指定第二扬声器的位置坐标。

如上所述，音频组合1支持5.1声道围绕系统，因此，为各个声道准备的(在此情形中未示出亚低音扬声器声道)扬声器51、52、53、54和55被导向位于由这些多声道扬声器所包围的空间内的收听者，并且通常排列为其振膜朝向收听者。然而，在振膜朝上或朝向不同于收听者方向的一些扬声器中，方向并不受限。假设在一系列扬声器位置计算过程期间各个扬声器是固定的，且在测量期间并不运动。

下文中，将参照附图说明扬声器位置计算过程。在本实施例中，话筒组60被排列成其正向指向收听环境内中央扬声器51的方向。即，它被排列成使话筒6a，6b相对于中央扬声器51几乎等距。当输出图2所示的中央声道(C)的中央扬声器51所设置的方向为前向(正向)，且中央扬声器51的位置坐标是收听环境中原点S0(0，0)的坐标时，可唯一地计算开始时排列在任意位置上的话筒60的位置坐标，将中央扬声器51取为标准。

扬声器位置计算单元333根据来自控制单元7的指令计算由距离计算单元209所计算的话筒和扬声器之间的距离相对于多个扬声器中的中央扬声器51的绝对值。扬声器位置计算单元333将话筒组60的位置坐标计算为正向坐标(正向区域)，将中央扬声器51取为原点。此时，如图11所示，计算坐标Sm1(Pmx1，Pmy1)，它是话筒组60相对于中央扬声器51，即坐标原点的中心位置。当测量中央扬声器51和话筒6a，6b之间的距离时，如图9和10所示计算两个候选点，然而，因为中央扬声器51被排列成在话筒组60的正向区域，所以确定中央扬声器51被排列在两个候选点中位于正向区域的候选点上。图11和其它附图中的方框指示例如房间墙壁的收听环境的范围。

随后，控制单元7在中央扬声器51为原点的坐标系统中计算在该收听环境中第二扬声器相对于话筒组60的候选位置。测量单元331和扬声器位置计算单元333根据从多个扬声器中的第二扬声器所输出的、由置于收听环境中坐标Sm1(Pmx1，Pmy1)的话筒组60所收集的音频信号，计算第二扬声器的候选位置坐标。此时，作为第二扬声器的候选位置坐标，计算坐标Sa1f(Plx1f，Ply1f)，Sa1b(Plx1b，Ply1b)。

然后，话筒组60被移到与首先排列的任意位置不同的位置。运动后话筒组60的位置坐标可用与以上情形相同的方法来唯一地计算，取中央扬声器51为标准。具体地，扬声器位置计算单元333根据来自控制单元7的指令计算由距离计算单元209所计算的话筒到扬声器之间的距离相对于中央扬声器51的绝对值。扬声器位置计算单元333将话筒组60的位置坐标计算为正向坐标，将中央扬声器51取为原点。此时，如图12所示，计算坐标Sm2(Pmx2，Pmy2)，它是话筒组60相对于中央扬声器51，即坐标原点的中心位置。

控制单元7在中央扬声器51为原点的坐标系统中计算第二扬声器相对于话筒组60的候选位置。具体地，测量单元331和扬声器位置计算单元333根据从多个扬声器中的第二扬声器所输出的、由置于收听环境中坐标Sm2(Pmx2，Pmy2)的话筒组60所收集的音频信号，计算第二扬声器的候选位置坐标。此时，作为第二扬声器的候选位置坐标，计算坐标Sa2f(Plx2f，Ply2f)，Sa2b(Plx2b，Ply2b)。

控制单元7将话筒组置于中央坐标Sm2(Pmx2，Pmy2)时所计算的第二扬声器的候选位置坐标，与话筒组置于中央坐标Sm1(Pmx1，Pmy2)时所计算的第二扬声器的候选位置坐标作比较，并指定第二扬声器的位置坐标。在扬声器如图2所示排列的情形中，Sa1f(Plx1f，Ply1f)将等于Sa2f(Plx2f，Ply2f)。因此，作为通过运动话筒组60的位置而在两个点上进行的测量的结果，相一致的坐标可被指定为扬声器的位置坐标。基本上，当通过运动话筒组60的位置在至少两个点上进行类似的测量时，可指定一个扬声器的位置坐标。

实际上，所计算的扬声器位置的坐标因为诸如扬声器的方向特性、扬声器附近反射墙面的存在、环境噪音等因素而包括一些误差，但是，当控制单元7已确认Sa1f(Plx1f，Ply1f)和Sa2f(Plx2f，Ply2f)是包括误差的“足够接近的值”，以及它已确认Sa1b(Plx1b，Ply1b)和Sa2b(Plx2b，Ply2b)是“不够接近的值”时，控制单元7判断第二扬声器的位置。用于判断的阈值可取决于使用音频组合1的收听环境、或根据收听环境所需的准确度等来选择。

在指定一个扬声器的位置坐标的过程中，当话筒组60从第一位置(图11)移到第二位置(图12)时，运动目标在它处于由扬声器51、52、53、54和55包围的收听环境中时可以是任意位置。例如，运动后话筒组60的位置和原始位置之间的差异最好较大。运动后话筒组的位置和原始位置最好也不在连接话筒6a和话筒6b的直线上。

以上的一个示例如图13所示。在根据由置于坐标Sm1(Pmx1，Pmy1)的话筒组60所收集的音频信号计算第二扬声器的候选位置坐标之后，如果话筒组60沿着连接话筒6a和6b的轴运动，例如，如图13所示，当运动后的话筒组60的位置是在连接话筒6a和6b的轴上的Sm3(Pmx3，Pmy3)时，在话筒组60置于坐标Sm1(Pmx1，Pmy1)时所计算的第二扬声器的候选坐标位置Sa1f(Plx1f，Ply1f)和Sa1b(Plx1b，Ply1b)、以及在话筒组60置于坐标Sm3(Pmx3，Pmy3)时所计算的第二扬声器的候选坐标位置Sa3f(Plx3f，Ply3f)和Sa3b(Plx3b，Ply3b)将在正向和负向上都为相同值，则不能指定扬声器的位置。在要计算的扬声器的候选位置坐标包括在运动后话筒组60的位置和原始位置之间的差异较小时的误差范围内的情形中，它同样也无效。

在为了改进扬声器位置的准确度在收听环境的多个位置、即两个以上位置上执行声学距离测量的情形中，可包括运动后话筒组60的位置和原始位置之间的差异较小的情形，以及话筒组60沿连接两个话筒的轴运动的情形，因为它们可作为冗余数据被丢弃。

在第一种方法中，可如上所述按序判断各扬声器的位置坐标。计算各个扬声器的位置的顺序可通过执行对每个扬声器确定坐标的过程来判断，或可同时判断。较佳地，在将话筒组60设置在收听环境中的第一地点/方向(第一排列)上并计算了所有扬声器相对于第一排列的候选位置坐标之后，提议用户运动话筒组60的位置，且在用户将话筒组60移到第二排列之后，用同样的方法来计算所有扬声器相对于第二排列的候选位置坐标，最后，将第一排列中扬声器的候选位置坐标和第二排列中扬声器的候选位置坐标作比较，以指定各个扬声器的位置坐标。此外，第二扬声器是否是用于图2所示的左前声道(FL)的扬声器52可在计算了所有扬声器的位置坐标之后通过使所有扬声器的位置关系相关联来判断。同样较佳地，作为用于判断位置坐标的目标的扬声器由音频组合1指定，且相对于所指定的每个扬声器计算的位置坐标用这样的方式来执行：执行判断位置坐标的过程使音频仅从中央扬声器51之后的左前声道扬声器52输出，然后执行判断位置坐标的过程使音频仅从右前声道扬声器53输出、等等。

接着，用于指定收听环境中的扬声器位置的第二种方法将参照图14和15进行说明。然而用第一种方法，在中央扬声器51排列在话筒组60的接近正向上且测量通过在轴向上运动话筒组60进行的情形中，在形成话筒组60的话筒6a，6b以及中央扬声器51的中心被排列成其间的距离几乎相等的条件下，通过在收听环境中的多个点上执行声学距离测量来指定扬声器位置也是可能的。具体地，如图14和15所示，第二位置(图15，Sm5)相对于第一位置(图14，Sm4)在其半径为中央扬声器51的声学中心与话筒6a之间距离的、并为中央扬声器51的声学中心与话筒6b之间距离的圆周上。

用与第一实施例相同的方法，相对于话筒组60，输出图2所示的中央声道(C)的中央扬声器51所设置的方向为前向(正向)，且中央扬声器51的位置坐标是收听环境中原点S0(0，0)的坐标。在该情形中，可通过将中央扬声器51取为标准，来唯一地计算开始时排列在任意位置上的话筒组60的位置坐标。

扬声器位置计算单元333根据来自控制单元7的指令计算由距离计算单元209所计算的话筒到扬声器的相对于多个扬声器中的中央扬声器51的绝对值。此时，扬声器位置计算单元333将话筒组60的位置坐标计算为正向坐标，将中央扬声器51取为原点。如图14所示，计算位置坐标Sm4(Rmx1，Rmy1)，它是话筒组60的中心相对于坐标原点的位置。

随后，控制单元7在中央扬声器51为原点的坐标系统中计算第二扬声器相对于收听环境中话筒组60的候选位置。测量单元331和扬声器位置计算单元333根据从多个扬声器中的第二扬声器所输出的、由置于收听环境中坐标Sm4(Rmx1，Rmy1)的话筒组60所收集的音频信号，计算第二扬声器的候选位置坐标。此时，作为第二扬声器的候选位置坐标，计算坐标Sa4f(Rlx1f，Rly1f)，Sa4b(Rlx1b，Rly1b)。

随后，音频组合1提议用户将话筒组60移到与开始时所排列的任意位置不同的位置上，该位置在其半径为中央扬声器51的声学中心与话筒6a之间距离的、并为中央扬声器51的声学中心与话筒6b之间距离的圆周上。具体地，话筒组60被运动为使中央扬声器51的声学中心在话筒组60的正向上。此时，最好通过在距离计算单元209上计算到中央扬声器51的距离来向用户提议话筒组60是否已被移到了最佳位置，从而使话筒组60更准确地排列在圆周的点上。然而，如下所述，没有必要精确地设置中央扬声器51和话筒6a、6b之间的距离，并且为了实用可粗略地设置。

可通过将中央扬声器51取为标准，以上述相同的方法来唯一地计算运动后的话筒60的位置坐标。具体地，扬声器位置计算单元333根据来自控制单元7的指令计算由距离计算单元209所计算的话筒和扬声器之间的距离相对于中央扬声器51的绝对值。扬声器位置计算单元333将话筒组60的位置坐标计算为正向坐标(正向区域)，将中央扬声器51取为原点。此时，如图15所示，计算坐标Sm5(Rmx2，Rmy2)，它是话筒组60相对于中央扬声器51，即坐标原点的中心位置。

控制单元7在中央扬声器51为原点的坐标系统中计算第二扬声器相对于话筒组60在收听环境中的候选位置。测量单元331和扬声器位置计算单元333根据从多个扬声器中的第二扬声器所输出的、由置于收听环境中坐标Sm5(Rmx2，Rmy2)的话筒组60所收集的音频信号，计算第二扬声器的候选位置坐标。在该情形中，作为第二扬声器的候选位置坐标，计算坐标Sa5f(Rlx2f，Rly2f)，Sa5b(Rlx2b，Rly2b)。

然后，控制单元7通过将话筒组60置于中央坐标Sm5(Rmx2，Rmy2)时所计算的第二扬声器和中央扬声器51的候选位置坐标之间的距离，与话筒组60置于中央坐标Sm4(Rmx1，Rmy1)时所计算的第二扬声器和中央扬声器51的候选位置坐标之间的距离作比较，来指定第二扬声器的位置坐标。在扬声器如图2所示排列的情形中，“S0”和Sa4f之间的距离将等于“S0”和Sa5f之间的距离。在本情形中，“S0”和Sa4b之间的距离与“S0”和Sa5b之间的距离颇为不同。

因此，通过在其半径为中央扬声器51的声学中心与话筒6a之间距离的、并为中央扬声器51的声学中心与话筒6b之间距离的圆周上运动话筒组60的位置时，在至少两个点上执行测量，且相一致的坐标可被指定为扬声器的位置坐标。用第二种方法，当扬声器的数量增加时使话筒组60的位置与相应候选位置相匹配变得更为简便，这使扬声器位置的最后判断较为容易。

在第二特定示例中，话筒组60作旋绕运动，其中为说明简便起见中央扬声器51与话筒6a、6b之间的距离固定，但是因为要计算扬声器的两个候选位置坐标位于沿连接话筒6a和6b的中心轴对称的位置上，作为第二特定示例的更改示例，中央扬声器51和话筒6a、6b之间的距离在运动之后可改变。第二特定示例的更改示例是这样的一个示例：从第一个位置到第二个位置，中央扬声器51的声学中心和话筒组60(连接话筒6a和6b的轴)之间的距离改变。

该特定示例如图16所示，其中在运动话筒之后中央扬声器51和话筒6a，6b之间的距离改变。在参照图14的说明中，显然要计算话筒组60的中心位置相对于中央扬声器51，即坐标原点的坐标Sm4(Rmx1，Rmy1)。在该情形中，话筒组60假设运动为话筒组60的中心位置在坐标原点“S0”和坐标Sm4的延伸线上。

运动后话筒组60的位置坐标可用与以上相同的方法来唯一地计算，取中央扬声器51为标准，同时，计算话筒组60的中心的位置坐标Sm6(Rmx3，Rmy3)。控制单元7根据由置于坐标Sm6(Rmx3，Rmy3)的话筒组60所收集的音频信号，计算第二扬声器的候选位置坐标。在该情形中，作为第二扬声器的候选位置坐标，计算坐标Sa6f(Rlx3f，Rly3f)，Sa6b(Rlx3b，Rly3b)。控制单元7通过将置于Sm6(Rmx2，Rmy2)时所计算的第二扬声器和中央扬声器51的候选位置坐标之间的距离，与置于中央坐标Sm4(Rmx1，Rmy1)时所计算的第二扬声器和中央扬声器51的候选位置坐标之间的距离作比较，来指定第二扬声器的位置坐标。

在第二示例的更改示例中，最好在第一位置(图14，Sm4)和第二位置(图16，Sm6)中，中央扬声器51的声学中心与连接话筒6a和6b的的轴之间的位置关系处于正确位置，且第二位置位于连接坐标原点和坐标Sm4的直线的延伸部分上并非总是必要的。

具体地，如图16所示，运动后话筒组60的位置假设为Sm7。在该情形中，可用以上相同方法来唯一地得到运动后的话筒组60的位置坐标，取中央扬声器51为标准，并计算Sm7(Rmx4，Rmy4)。控制单元7根据由置于坐标Sm7(Rmx4，Rmy4)的话筒组60所收集的音频信号，计算第二扬声器的候选位置坐标。此时，作为第二扬声器的候选位置坐标，计算坐标Sa7f(Rlx4f，Rly4f)，Sa7b(Rlx4b，Rly4b)。控制单元7通过将置于Sm7(Rmx4，Rmy4)时所计算的第二扬声器和中央扬声器51的候选位置坐标之间的距离，与置于中央坐标Sm4(Rmx1，Rmy1)时所计算的第二扬声器和中央扬声器51的候选位置坐标之间的距离作比较，来指定第二扬声器的位置坐标。

接着，将说明用于在收听环境中指定扬声器位置的第三种方法。如图11所示，作为话筒60的中央位置相对于坐标原点的位置坐标Sm1(Pmx1，Pmy1)用如以上第一特定示例示出的相同方法来计算。然后，话筒组60以预定角度(例如30度)旋转，同时话筒组60的中心位置实际上在坐标Sm1(Pmx1，Pmy1)上。当计算该状态中第二扬声器的候选位置坐标时，一个位置坐标Sa1f(Plx1f， Ply1f)不改变，而另一个位置坐标Sa1b(Plx1b，Ply1b)作较大比例的改变。不作改变的一个位置坐标Sa1f(Plx1f，Ply1f)被选为第二扬声器的位置坐标。

在图17中示出话筒组60在与运动前位置相同的位置上旋转成第二排列，并计算第二扬声器的候选位置坐标的情形。例如，当如上所述旋转30度时，控制单元7计算坐标Sa8f(Rlx5f，Rly5f)、Sa8b(Rlx5b，Rly5b)，作为第二扬声器在话筒组60旋转后位置上的候选位置坐标。控制单元7通过比较位置坐标Sa1f、Sa1b、Sa8f、Sa8b来将彼此一致的位置坐标指定为第二扬声器的位置坐标。

作为第三特定示例的更改示例，话筒组60可被旋转为其旋转中心处于话筒6a、或话筒6b的位置处。类似地，显然旋转中心可以是连接话筒6a、6b的轴上的任一点，还可以是不在轴上的任一点。

在第一、第二和第三示例中，中央扬声器51被暂时变成坐标原点，但是，坐标轴中心应在一系列过程中固定，以指定扬声器的位置坐标，且任一扬声器都可以是坐标原点。将坐标原点置于收听环境所包括的任一空间中的任一处也是可能的。

在第一特定示例中，运动话筒组60，运动方向为固定的正向或轴向(平行运动)。在第二特定示例中，通过保持话筒组60和作为标准的扬声器(中心扬声器51)之间的距离运动(旋转运动)话筒组60，其中话筒组60的正向指向扬声器。在第三特定示例中，话筒组60在位置上旋转。显然可在组合以上的运动形式中执行测量。具体地，即使除了话筒组60从图11的状态沿其轴运动为图13的状态的罕见情形外话筒组60几乎自由的运动，也可执行测量。也就是说，在连接话筒6a和6b的轴在运动话筒60前后相比不在同一线上的情形中，根据本发明实施例的排列位置的测量方法可通过运动话筒6a、6b的至少之一来实现。

如上所述，根据配备有示为本发明实施例的声场测量装置的音频组合1，音频组合1中所包括的各个扬声器的设置位置可通过具有两个话筒设备的话筒组来判断。当定义收听环境中扬声器之间的设置位置和位置关系时，不仅可指示用户在扬声器排列中的错误，而且可准确地设置重现虚拟声音图像时实际声源的参数，结果，可产生更为逼真的声场。

在以上两个示例中，各个扬声器被假设排列在同一平面上，然而，当它们被排列在三维空间中时，扬声器的位置坐标可通过类似方法指定。在三维空间中，与话筒6a、6b到特定扬声器之间的距离L0、L1相对应的坐标分布在其顶点为话筒6a、6b、且其斜边为距离L0、L1的圆锥体的底部外圆周上，如图18所示。圆锥体底部的中心在连接话筒6a和6b的轴的延伸部分上。

扬声器的候选位置坐标是圆形的，但是，以上声学距离测量通过将话筒组60设置在收听环境中的随机位置得以继续，每个扬声器的三维位置可根据候选圆的交点估算。在图19中，示出候选圆彼此交叠的状态。圆“Ca”表示扬声器在话筒组60的测量位置SA上的候选位置坐标，圆“Cb”表示扬声器在话筒组60的测量位置SB上的候选位置坐标，且圆“Cc”表示扬声器在话筒组60的测量位置SC上的候选位置坐标。最接近的位置坐标从扬声器的候选位置坐标中选择。

如上所述，在收听环境中扬声器的位置坐标在话筒组60的每个位置上计算，并且通过比较各坐标，可判定支持多声道系统的扬声器系统中的相应扬声器位置。在诸如本实施例中所示的音频系统1的多声道音频系统中，收听环境中的时间对准调节是重要的。当在收听环境中定义各个扬声器位置坐标时，可准确地执行时间对准调节。在时间对准校正中，根据收听环境中某个点和每个扬声器之间的距离来校正声场产生参数，并且在原理上难以调节时间对准来满足多个点上的所有参数。因此，用户测量的多个位置中的一个点变成时间对准调节位置。最好该点是用户在收听环境中最常使用的收听位置。

下文中，将说明用于判定收听环境中用于时间对准调节的最佳位置的一方法示例。包括话筒组60和各个扬声器之间的距离及其坐标的位置关系假定通过脉冲效应等完全由声学距离测量捕捉。

在音频组合1中，用户常常在接近于由支持多声道的各个扬声器51、52、53、54和55围绕的空间内部中心的位置上收听是自然的。因此，话筒组60被设置在由多个扬声器围绕的空间的内部，从各个扬声器到话筒60的距离的变化被计算为方差或标准差，距离的变化变得最小的位置被判定为时间对准调节位置的较佳位置，且来自每个扬声器的时间对准相对于所判定的较佳位置作调节。

在图20和图21中示出搜索时间对准调节位置的位置、同时适当改变话筒组60的位置的过程。在图20和图21中，扬声器52和话筒组60之间的距离是“R0”，扬声器51和话筒组60之间的距离是“R1”，扬声器53和话筒组60之间的距离是“R2”，扬声器55和话筒60之间的距离是“R3”，且扬声器54和话筒组60之间的距离是“R4”。

例如，当比较图20与图21时，关于各个扬声器的距离的变化在图20的设置位置中较小，适于设置时间对准。即，各个位置距离每个扬声器几乎等距。音频组合1中的控制单元7控制测量单元331，并测量每个扬声器和该位置之间的距离，然后计算距离的变化。控制单元7向用户提议话筒组60的现有位置(即测量位置)是否为最优。距离的变化最好被数字化或编码以向用户清晰显示。

作为用于判定时间对准的最优位置的另一个示例，有这样的一种方法：当音频组合1中的扬声器排列是多边形时，因为各扬声器的相对位置关系已为已知，所以将用于时间对准的标准位置判定为多边形的中心。例如，当通过用于指定音频组合1的扬声器的位置坐标的过程知道存在如图22所示的5-声道扬声器系统时，计算通过按指定顺序连接扬声器位置所形成的多边形的重心，它是时间对准的标准位置。

在多边形的重心中有几何重心和物理重心。在本实施例中，作为示例，根据物理重心“g”来计算较佳位置。在图23中示出用于计算通过连接指定扬声器位置坐标形成的多边形的重心的方法。通过使用以下公式(1)，根据计算物理重心g、取惯性质量“mi”为多声道中每个声道的加权、并取质点的位置矢量“gi”为扬声器的位置矢量。

声场综合参数通过将如上计算的物理重心取为时间对准的适当位置来设置，从而为用户产生逼真的收听环境。用于时间对准调节的位置可通过包括以上两个示例的方法来判定，然而，时间对准可在用户收听的位置上进行调节。用于时间对准调节的位置最好由用户直接输入。

根据装载有根据本发明一实施例的声场测量装置的音频组合1，可指定用于调节时间对准的最佳位置。由基于所指定扬声器位置和时间对准调节位置产生的、并从各个扬声器发出的音频信号创建的声场在适当的收听位置上提供了更为逼真的感觉，且真实性得到了改进。

如上所述，通过对设置在多个不同位置的话筒组60的重复测量，音频组合1可指定通常不由两个话筒指定的扬声器位置，并且当根据在扬声器位置计算单元333上计算的扬声器位置对各个声道的音频信号执行最佳信号处理时，音频组合1可更准确地校正音频信号。由如上校正的音频信号在收听环境中创建的声场在适当的收听位置上提供了更为逼真的感觉，且对用户而言真实性得到了改进。

作为应用以上声场测量装置的音频组合，不仅可重现音频而且可重现视频的AV(音频视频)系统也是较佳的。在该情形中，音频组合包括LCD设备(LCD：液晶显示屏)等作为用于显示视频数据的显示装置，以及能重现视频内容数据的配置。

此外，在以上描述中，已说明了校正信息是从扬声器到收听位置的传播延迟时间的示例、以及声场校正是时间对准的调节(信号延迟时间的调节)的示例，但是，基于本发明实施例的关于目标校正位置的声场校正可以是不同于时间对准的图3增益调节单元中的声场校正等。即，可执行其中声压水平中的衰减根据与各个扬声器的距离和收听点得到补偿的声场校正。组合地使用多种校正方法是可能的。

根据本发明一实施例，当收听环境中的实际回放声场通过使用两个话筒来测量时，可准确地指定收听环境中的扬声器位置。

本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其它因素可进行各种更改、组合、子组合和变化，只要它们在所附权利要求或其等效方案的范围内。

Claims (8)

1.一种声场测量装置，包括：

话筒组，具有以指定间隔排列的第一和第二话筒，收集从第一和第二扬声器输出的音频信号；

测量单元，基于由所述第一和第二话筒收集的音频信号测量所述第一和第二扬声器、以及所述第一和第二话筒之间的距离；以及

位置计算单元，当所述第一扬声器被取为标准位置时，基于相应的测量距离来计算所述第一和第二话筒的位置、以及所述第二扬声器的位置。

2.如权利要求1所述的声场测量装置，其特征在于，所述测量单元包括：

计算单元，根据所收集的音频信号计算所述扬声器和所述话筒之间的脉冲响应；

检测单元，根据所述脉冲响应的头部到上升部分计算延迟时间；以及

计算单元，根据所得延迟时间计算所述扬声器和所述话筒之间的距离。

3.如权利要求1所述的声场测量装置，其特征在于，所述位置计算单元基于在所述测量单元上测量的相对于所述第一扬声器的所述话筒和所述扬声器之间的距离，计算所述第一扬声器在位于正向区域内时相对于所述话筒组的位置，并计算所述第二扬声器相对于所述话筒组的候选位置，将所述第一扬声器取为标准位置。

4.如权利要求3所述的声场测量装置，其特征在于，所述位置计算单元将根据从所述第二扬声器所输出的、并由安装在第一排列的所述话筒组收集的音频信号计算的所述第二扬声器的候选位置，与根据从所述第二扬声器所输出的、并由安装在第二排列的所述话筒组收集的音频信号计算的所述第二扬声器的候选位置作比较，以指定所述第二扬声器的位置。

5.如权利要求4所述的声场测量装置，其特征在于，安装在所述第二排列的所述第一和第二话筒不在连接安装在所述第一排列的所述第一和第二话筒的线上。

6.如权利要求4所述的声场测量装置，其特征在于，在所述第一排列和所述第二排列中，所述第一扬声器和所述第一话筒之间的距离、以及所述第一扬声器和所述第二话筒之间的距离几乎相等。

7.一种声场测量方法，包括以下步骤：

通过具有以指定间隔排列的第一和第二话筒的话筒组，收集从第一和第二扬声器输出的音频信号；

分别测量所述第一和第二扬声器、以及所述第一和第二话筒之间的距离；以及

当所述第一扬声器被取为标准位置时，基于相应的测量距离来计算所述第一和第二话筒的位置、以及所述第二扬声器的位置。

8.如权利要求7所述的声场测量方法，其特征在于，在计算位置的步骤中，基于在所述测量步骤上测量的相对于所述第一扬声器的所述话筒和所述扬声器之间的距离，计算所述第一扬声器在位于正向区域内时相对于所述话筒组的位置，并计算所述第二扬声器相对于所述话筒组的候选位置，将所述第一扬声器取为标准位置。

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