TWI707591B

TWI707591B - 判定音訊預補償控制器的濾波器係數以用於補償相關聯音響系統的方法、裝置、系統與電腦程式

Info

Publication number: TWI707591B
Application number: TW104124821A
Authority: TW
Inventors: 安德斯阿倫; 亞德里恩巴內
Original assignee: 瑞典商迪拉克研究Ａｂ公司
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2020-10-11
Also published as: US10251015B2; US20170238118A1; EP3183892A4; EP3183892A1; CN107079229B; WO2016028199A1; CN107079229A; TW201611626A; EP3183892B1

Abstract

本發明提供一種判定音訊預補償控制器的濾波器係數的方法，用於補償包括N

2個揚聲器的相關聯音響系統。此方法包括針對至少一對揚聲器中的每一者，估計分佈在音響系統的收聽環境中的Z

Description

判定音訊預補償控制器的濾波器係數以用於補償相關聯音響系統的方法、裝置、系統與電腦程式

所提出技術概言之是關於一種判定音訊預補償控制器的濾波器係數以用於補償相關聯音響系統的方法與系統、相應電腦程式及用於電腦程式的載體、一種用於判定音訊預補償控制器的濾波器係數的裝置、相應的音訊預補償控制器與音訊系統，以及數位音訊信號。其中音訊系統包括音響系統及在音響系統的輸入路徑中的改良音訊預補償控制器。

包含放大器、電纜、揚聲器及室內聲學的多通道聲音重現系統將總是影響所重現的聲音的頻譜、瞬態及空間性質，且通常以非吾人所樂見的方式。儘管如今通常可假定諸如放大器及揚聲器的組件的技術品質較高，然而聲音重現仍出於多個原因遭受音質下降。所述原因中的一些將在下文論述。

首先，置放設備的房間的聲音迴響對系統的所感知音訊品質具有相當大且通常不利的影響。迴響的影響通常取決於考慮哪個頻率區間而有不同地描述。在低頻率下，迴響通常依據共振、駐波或所謂的房間模態(room mode)來描述，其藉由在頻譜中較低端的特定頻率處引入強峰值及深零值而影響所重現聲音。在較高頻率下，迴響通常認為是在來自揚聲器自身的直達聲音先到達一些時間之後才到達收聽者的耳朵處的反射。高頻率下的迴響通常不能假定為對音質具有不利影響。然而，迴響的確對音色及空間聲音重現有影響。

其次，所建立的基於揚聲器的多通道聲音重現標準(諸如立體聲或5.1環繞(例如，家庭劇院系統))通常假定音響系統是對稱地設置。在錄製時以某種方式編碼的多通道信號假定是經由置放在與收聽者呈所定義的角度及距離處的揚聲器重現。此對稱設置通常可見於例如是專業錄音工作室中。然而，實際上，當考慮一般收聽環境(諸如消費者家庭)時，此對稱設置是不切實際的。在此等環境中，諸如傢俱的其他因素判定揚聲器及收聽者的位置，而非依照標準中的建議而置放。此導致聲音重現的受損及因此的不利音質。

第三，此等多通道標準通常假定一個收聽者，其位於通常被稱作甜蜜點的特定位置中。此甜蜜點通常相當小且對應於空間中有限的區域。但是，高保真性聲音重現(即，關於錄音的高度精確性及真實性的聲音重現)僅在甜蜜點中提供。在此有限的區域外部，聲音重現嚴重退化。此對於位於甜蜜點外的一個或數個收聽者亦產生受損音質。

最後，藉由多個揚聲器的聲音重現本身始終具有概念性問題。在除了真實錄音環境以外的環境中藉由多個揚聲器精確地重現所錄製的聲音必然被視為不可能的任務。由於多聲道聲音重現的空間態樣，多聲道聲音重現總是指所錄製聲場的近似而非真實(高保真性)的重現因而特別有效。因此，音質亦取決於關於所提出的多通道方法的人類期望及體驗。儘管聲音重現可能在多數情況下不精確，但對於收聽者仍似乎可為合理的，且因此被感知為適當的空間聲音重現。因此，聲音重現的保真性通常可相對於給定收聽情境來改良。

目標為提供一種判定音訊預補償控制器的濾波器係數的改良方法，以用於補償相關聯音響系統。

另一目標為提供一種判定音訊預補償控制器的濾波器係數的系統，用於補償相關聯音響系統。

目標亦為提供一種電腦程式，當其由處理器執行時用於判定音訊預補償控制器的濾波器係數。

又一目標為提供一種包括電腦程式的載體。

再一目標為提供一種用於判定音訊預補償控制器的濾波器係數的裝置。

目標亦為提供一種改良音訊預補償控制器。

另一目標為提供一種音訊系統，包括音響系統及至音響系統的輸入路徑中的改良音訊預補償控制器。

另一目標為實現藉由改良音訊預補償控制器的數位音訊信號的產生。

此等及其他目標藉由所提出技術的實施例滿足。

根據第一態樣，提供一種判定音訊預補償控制器的濾波器係數的方法，用於補償包括N

2個揚聲器的相關聯音響系統。此方法包括以下步驟：●針對至少一對揚聲器中的每一者，估計分佈在音響系統的收聽環境中的Z

2個空間上分離的收聽區中M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數；●針對M個控制點中的每一者，至少基於控制點的區域關係判定區域相依的目標傳遞函數；以及●至少基於M個控制點的模型傳遞函數及目標傳遞函數判定音訊預補償控制器的濾波器係數。

以此方式，可獲得用於相關聯音響系統之音訊預補償控制器，且其能在兩個或超過兩個收聽區中同時實現改良及/或定製聲音重現。

舉例而言，藉由使用區域相依的目標傳遞函數，聲音重現可取決於收聽環境在不同區域製造為類似的，或至少部分經個別化或定製。

根據第二態樣，提供一種判定音訊預補償控制器的濾波器係數的系統，用於補償相關聯音響系統。此音響系統包括N

2個揚聲器。此系統針對至少一對揚聲器中的每一者，基於收聽環境的聲學性質模型估計分佈在音響系統的收聽環境中的Z

2個空間上分離的收聽區的M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數。此系統亦針對M個控制點中的每一者，至少基於控制點的區域關係及聲學性質模型判定區域相依的目標傳遞函數。此系統進一步至少基於M個控制點的模型傳遞函數及目標傳遞函數判定音訊預補償控制器的濾波器係數。

根據第三態樣，提供一種電腦程式，當其由處理器執行時判定音訊預補償控制器的濾波器係數以用於補償包括N

2個揚聲器的相關聯音響系統。此電腦程式包括多個指令，此多個指令在由處理器執行時使處理器：

- 針對至少一對揚聲器中的每一者，估計分佈在音響系統的收聽環境中的Z

2個空間上分離的收聽區中的M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數。

- 針對M個控制點中的每一者，至少基於控制點的區域關係判定區域相依的目標傳遞函數；以及

- 至少基於M個控制點的模型傳遞函數及目標傳遞函數判定音訊預補償控制器的濾波器係數。

根據第四態樣，提供一種包括第三態樣的電腦程式的載體。

根據第五態樣，提供一種判定音訊預補償控制器的濾波器係數的裝置，用於補償包括N

2個揚聲器的相關聯音響系統。此裝置包括估計模組，用於針對至少一對揚聲器中的每一者，估計分佈在音響系統的收聽環境中Z

2個空間上分離的收聽區中的M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數。此裝置亦包括定義模組，用於針對M個控制點中的每一者，至少基於控制點的區域關係定義區域相依的目標傳遞函數。此裝置進一步包括判定模組，用於至少基於M個控制點的模型傳遞函數及目標傳遞函數判定音訊預補償控制器的濾波器係數。

根據第六態樣，提供一種藉由使用第一態樣的方法判定的音訊預補償控制器。

根據第七態樣，提供一種音訊系統，包括音響系統及至音響系統的輸入路徑中的改良音訊預補償控制器。

根據第八態樣，提供一種由藉由使用第一態樣的方法判定的音訊預補償控制器所產生的數位音訊信號。

其他優點將在閱讀實施方式時得以瞭解。

10:處理器

20:記憶體/載體

22:唯讀記憶體(ROM)

24:隨機存取記憶體(RAM)

25:電腦程式

30:系統匯流排

40:周邊記憶體/載體

45:電腦程式

50:使用者介面

70:輸入/輸出(I/O)系統

80:錄音設備

90:類比數位(A/D)轉換器

100:濾波器設計系統

200:預補償控制器系統

202:數位信號處理器(DSP)/中央處理單元(CPU)

204:記憶體

210:輸入/輸出(I/O)系統

220:類比數位(A/D)轉換器

230:輸入/輸出(I/O)系統

240:D/A

250:放大器

260:揚聲器

300:裝置

310:估計模組

320:定義模組

330:判定模組

400:聲音產生或重現系統

b1:距離

r1:控制點

r2:控制點

S1、S2、S3:判定音訊預補償控制器的濾波器係數的步

實施例連同其其他目標及優點可藉由參考結合隨附圖式的以下描述得以最佳理解。

圖1繪示包括音響系統及至音響系統的輸入路徑中的音訊預補償控制器的音訊系統的實例的示意圖。

圖2繪示包括兩個揚聲器及三個收聽區的音響系統的示意圖，其中灰色座椅表示傳統甜蜜點，且黑色座椅表示對其聲音重現必須經均衡的不對稱收聽區。

圖3描繪無任何反射的模擬及對稱音響系統的幅值響回應(上頂部圖表)及揚聲器間差分相位(IDP)(底部圖表)(灰色線)，連同以及如在先前工作中所提出的此系統的最佳IDP(黑色線)。

圖4描繪一個控制點中(黑色線)及基於傳播延遲的相應梳狀濾波器中(灰色線)的經測定室內傳遞函數的IDP及幅值總和響應。

圖5繪示如由先前工作所提出的互補全通濾波器(黑色實線及虛線)以及相應未補償IDP(灰色實線及虛線)的實例。

圖6為根據一例示性實施例所繪示的用於判定音訊預補償控制器的濾波器係數的方法的示意性流程圖。

圖7繪示具有兩個揚聲器及兩個控制點(每一收聽區中一個)的對稱汽車音響系統設定的示意圖。

圖8比較預期對如圖7中所示的對稱設定為對稱的經測定脈衝響應。

圖9繪示用於在收聽區之間不同的目標傳遞函數的相位響應的兩個收聽區的實例。

圖10藉由實例示意性地繪示每一目標傳遞函數附屬於收聽區(控制點周圍的灰色方框)，且目標傳遞函數的相位響應的相位特性在區域之間不同。

圖11根據一例示性實施例以方塊圖形式描述個人音訊控制器設計。

圖12描繪施加的頻率加權的圖例。

圖13繪示設計實例。展示針對不同預補償方法及未補償系統，兩個前座椅中的每一者中的48個控制點中測定的四通道汽車音響系統的左側及右側兩個揚聲器之間的平均交叉相關。

圖14為根據一例示性實施例繪示的用於判定音訊預補償控制器的系統的實例的示意性方塊圖。

圖15繪示用於判定音訊預補償控制器的濾波器係數以用於補償相關聯音響系統的裝置的實例的示意性方塊圖。

圖16為適用於基於電腦系統實作本發明的實例的示意性方塊圖。

圖17根據本發明示意性繪示併入有預補償控制器或濾波器系統的聲音產生或重現系統。

貫穿整個圖式，相同參考名稱用於類似或相應元件。

為了更好理解所提出技術，以參考圖1中實施例的音響系統及預補償控制器的簡要概述作為開始可能是有利的。

圖1是繪示包括音響系統及在音響系統的輸入路徑中的音訊預補償控制器的音訊系統的實例的示意圖。音訊預補償控制器具有L

1個輸入信號。音響系統包括N

2個揚聲器及Z

2個收聽區，所述收聽區被總計M

2個控制點所覆蓋。

由圖1中所示音響系統所表示的標準化多通道音訊系統(諸如立體聲或5.1環繞)是藉由預設設計用於僅一個收聽者及一個區。只有在單一收聽區域或區中(被稱作甜蜜點)由收聽者所感知的聲音，才是如錄音製作者所期望的，參見(例如)[34，Ch.8]。在下文中，吾人將互換地使用術語收聽區域、收聽位置、收聽區及甜蜜點來描述用於人類收聽者將獲取最佳化聲音體驗的區域。

對於單一收聽者，甜蜜點可例如是藉由對揚聲器通道使用適當延遲及增益調整而置放在不同位置處。傳統上，甜蜜點是定位在與各揚聲器相同距離的位置上，此位置距離各揚聲器有一特定距離及高度。實例參見圖2中的灰色座椅，其中甜蜜點位於揚聲器之間的距離b的一半處，且其中自甜蜜點的中心至兩個揚聲器的距離b₁是相等的。在此吾人將超越單一甜蜜點案例並研究用於多通道音訊系統的多個收聽位置或區域的設計。此等收聽區位於傳統甜蜜點外部且不用標準多通道聲音重現來考慮，參見圖2中的圖例(黑色座椅)。吾人將此設計稱作個人多通道聲音重現。詞語個人應理解為每一收聽者的個別聲音體驗，亦即，每一收聽者獲得其自身的甜蜜點。

在多通道音訊系統中，藉由多個揚聲器同時放射聲波創建虛擬聲源。在傳統立體聲設置中，兩個揚聲器等距地置放在收聽者前面，與收聽者的左側及右側通常呈30°的夾角，概要圖解參見圖2。大體而言，虛擬聲源的位置是藉由兩個通道的強度及到達時間的差來判定。當兩個揚聲器在收聽者雙耳處同時重現具有相同強度及相位的信號時，所得聲源位於收聽者前面。當坐在甜蜜點中時，此位置對應於兩個揚聲器之間的中間的點，並且所述位置被稱作幻象中心(phantom center)。藉由在兩個通道的強度及相位的變化，虛擬聲源的位置可在兩個揚聲器[5][13，Ch.3][14，Ch.15.4]之間移動。同理亦可適用於其他多通道聲音重現標準，諸如5.1或7.1環繞。

在甜蜜點外部，收聽者之雙耳邊的強度及到達時間差異不同於在甜蜜點中的彼等者，從而感知到不同的虛擬源。在甜蜜點外部的收聽位置中，優先效應導致聲像朝向最接近的揚聲器位移[5]。然而，多通道音訊產生是由假想坐在甜蜜點中的一個收聽者來產生。因此，多通道聲音的空間重現在其他收聽位置中比在甜蜜點中更嚴重退化，並且多個收聽位置中的空間保真性通常不能藉由使用標準多通道音訊系統來達到。

多個甜蜜點的創建

在下文中，吾人將論述使用標準多通道音訊系統來創建多個甜蜜點的挑戰，所述甜蜜點在空間上分離且經受空間保真性。解決此挑戰的大量嘗試已經在文獻報告，且隨後吾人將論述所述多種嘗試中的一些。

在汽車音訊系統中，儀錶盤中心揚聲器頻繁用以創建空間保真性，尤其在兩個前座椅中，參見例如是[11][17][23]。然而，將揚聲器置放在儀錶盤的中心是相當昂貴的，且歸因於空間限制有時亦不可行。當今，所有標準汽車音響系統的大部分為無中心揚聲器的四通道系統。

消極解決方案，諸如揚聲器置放或控制反射及揚聲器放射，在文獻中被提出，參見例如是[11][16][33]。然而，此等解決方案限於較高頻率，高於語音和許多樂器的基頻所處的重要頻率範圍，但其可作為改良多區域中的空間保真性的補充手段。

雙聲系統構成另一解決方案。在[4]中，將聽覺傳輸(transaural)立體聲論述作為在收聽者的雙耳邊產生所需聲場的手段。聽覺傳輸立體聲為信號處理技術，所述技術基於消除串音干擾(cross-talk)現象來精確地控制收聽者雙耳邊的聲場。具有不同揚聲器、輸入及收聽者(耳朵)組合的若干情境皆被論及。有人主張，通常利用聽覺傳輸立體聲的虛擬源的重現潛在地優於標準立體聲。實例解決方案經導出以用於大部分情境。然而，並未論述具有兩個揚聲器、兩個輸入及兩個收聽者(四隻耳朵)的案例。根據[4]，系統在此狀況下被超定(overdetermined)，且準確解決方案並不存在。此外，包含設計中的室內校正經受巨大複雜化，且有些信號處理技術帶來潛在問題，尤其歸因於非因果濾波器(non-causal filters)及不穩定頭部關聯傳遞函數(unstable head-related transfer functions)。

此外，聲場合成技術為創建多個甜蜜點的選擇。在[25]中，介紹了接近於多個偏離中心的收聽者的立體混響系統(Ambisonics system)。波場合成(WFS)、基於向量的振幅平移及立體混響的使用描述於[15][28]中。然而，通常立體混響的解決方案需要以繞收聽者的環形或球形佈局定位的若干揚聲器。WFS方法亦要求所涉及揚聲器之間有較小的間隔，因此需要多數量的揚聲器。因此這些方法迄今為止被限制地用於諸多應用。

相關方法在[7]中提出，其中聲場控制被提出以用於多個收聽區域。基本想法為讓在的不同位置(例如為車廂)中的收聽者們感知到有如其正坐在普通收聽室一般的聲場。在[7]中介紹的方法因而成為創建虛擬聲源的問題。例如，若立體聲或環繞源的素材將呈現於車廂中，則於[7]中所提出的方法會轉換聲場以使得車廂中的所有收聽者感知到有如其正坐在設置有立體聲或環繞的普通收聽室中一般的聲音體驗。雖然此聲場轉換對於所提出問題是極佳的，但所述轉換並未考慮所有收聽者將同時在所有收聽區中體驗個人立體聲或環繞的情境。與在普通車廂中收聽例如是未補償立體聲或環繞時的情況一樣，聲場轉換仍經受優先效應。換言之，即使[7]中所提出的聲場轉換給予收聽室體驗，也並未解決創建多個甜蜜點的問題。本發明中所提出的新穎方法解決此問題。相關解決方案在[20]中提出。

另一方法為藉由控制延遲來控制由兩個收聽位置中的兩個揚聲器產生的聲場，目的在於達到兩個分離區中的理論上最佳的揚聲器間差分相位(IDP)，其中延遲為頻率的函數，參見例如是[12][24][27][29][30]，或者是藉由調整相位響應[10][19]相關的其他方法。基於由兩個揚聲器至每一區的中心的距離給定的相對傳播延遲差，可判定每一區中的所得IDP。兩個區中的未補償IDP在0Hz下為零，且隨著頻率增加在±180°之間變化。第一區中的IDP在此反相於第二區中的IDP。針對實例，參見圖3的下圖表中的灰色線。在幅值總和響應中，在IDP為±180°所對應的頻率下遭遇顯著下降，參見圖3的上圖表中的灰色線。此幅值響應被稱作梳狀濾波器效應(comb filter effect)，且不利於頻率高達約5kHz所感知的音質，參見例如是[13，Ch.17][34，Ch.9]。

全通濾波器可用以補償每一區中的IDP，以使得經補償IDP幾乎對於所有頻率同相，亦即，經補償系統在兩個區中具有±90°的最大相對相位差，參見圖3中的黑色線。經補償幅值響應的下降因而隨後變窄且聽不出來。使用此全通濾波器方法在不具有反射的收聽環境中運行良好。然而，此收聽環境僅存在於理論中或具有對稱格局的自由空間傳播中。可預期在一些設計良好的收聽環境中給出可接受的結果。此外，此全通濾波器方法限於兩個對稱的偏離中心的收聽位置，不包含幅值響應的校正，且並未處理由收聽環境及不對稱收聽區的聲學性質引起的相位差。換言之，僅考慮到歸因於揚聲器與每一區的中心之間的對稱距離產生的相位差。例如在汽車中，卻會遭遇到強早期反射，此等方法的效能通常因而明顯降低。相對傳播延遲差並未充分良好地描述典型收聽環境的聲學性質。此將在以下部分中更詳細地論述。

個人多通道聲音重現

2個揚聲器的相關聯音響系統。參考圖6，所述方法包括以下步驟：

S1：針對至少一對揚聲器中的每一者，估計分佈在音響系統的收聽環境中的Z

舉例而言，模型傳遞函數在此可為任何模型，其以傳遞函數形式表示，表示自揚聲器至量測點或所謂控制點的聲音傳播。收聽區包括M個控制點的子集，且可定位在收聽環境中的任何位置。

S2：針對M個控制點中的每一者，至少基於控制點的區域關係判定區域相依的目標傳遞函數。

舉例而言，目標傳遞函數為M個控制點中的每一者中的所接收聲音的期望特性的描述。目標可針對屬於或附屬於不同區域的不同控制點以不同方式設定。

S3：至少基於M個控制點的模型傳遞函數及目標傳遞函數判定音訊預補償控制器的濾波器係數。

舉例而言，預補償控制器的濾波器係數是決定預補償控制器的特性，且可為任何濾波器結構的可調參數，其中濾波器結構例如是有限脈衝響應(FIR)或無限脈衝響應(IIR)濾波器。

以此方式，可獲得用於相關聯音響系統之音訊預補償控制器，其能夠在兩個或超過兩個收聽區中同時實現改良及/或定製聲音重現。

舉例而言，藉由使用區域相依的目標傳遞函數，取決於收聽環境，聲音重現可在不同區域中製造為類似的，或至少部分經個別化或定製。

通常，收聽區對應於不同人類收聽位置。

作為實例，目標可能是在若干空間上分離的收聽區中創建類似聲場，其中至少一區位於傳統上所謂的甜蜜點之外。舉例而言，可能希望同時在所有區中獲得空間及音色保真性，而不管所述區的位置如何。此既無法藉由(諸如)立體聲或5.1環繞的標準多通道音響系統實現，其亦無法在真實收聽環境中及合理數量的揚聲器下，藉由本文中所提出的任何方法獲得。在標準多通道系統中，具有高保真性的適當聲音重現僅提供於單一較佳定義的收聽位置，也就是甜蜜點中。

設定在區域之間不同的區域相依的目標的概念例如可被用以提供以下特徵中的一或多個：

●同時在若干區域中的改良空間多通道聲音重現。

●同時在每一區域中的改良音調平衡，在每一區域中具有類似或可能不同音調。

●濾波器係數對於不同收聽環境及區域是聲學適當的。

●考慮聲環境的濾波器係數，所述聲環境是藉由模型傳遞函數描述。

作為非限制性實例，濾波器係數可基於最佳化準則函數來判定，其中所述準則函數至少包括關於模型傳遞函數及目標傳遞函數的目標誤差，及視情況亦包括在至少一對揚聲器的經補償模型傳遞函數的表示之間的差。

舉例而言，模型傳遞函數及目標傳遞函數可表示所考慮控制點處的脈衝響應。

應理解的是，所提出技術可適用於超過兩個收聽區，亦即，Z

3。

同樣，所提出技術可適用於超過兩個揚聲器，亦即，N

3。在此情境下，所提出技術可例如是適用於成對的揚聲器，或藉由僅考慮一對揚聲器並將其餘揚聲器用作可選支援揚聲器。

若可選支援揚聲器將與當前方法一起使用，則所述方法包括以下可選步驟：●針對L個輸入信號中的每一者，指定從N個揚聲器中所選擇的一者作為主揚聲器及包含從N個揚聲器中所選擇的至少一者的子集S作為支援揚聲器，其中主揚聲器並非子集的一部分；●針對L個輸入信號中的每一者，基於所選擇的主揚聲器及所選擇的支援揚聲器，判定音訊預補償控制器的濾波器參數，以使得準則函數在音訊預補償控制器的動態穩定性的約束下被最佳化，其中準則函數包含M個控制點內的經補償估計脈衝響應與目標脈衝響應之間的差冪的加權總和。

此外，應理解的是，可藉由升混或降混源信號以匹配期望聲音錄製標準來創建L

1個輸入信號。舉例而言，單一單聲源信號可升混至例如是立體聲(L=2)或環繞5.1(L=6)。同樣，7.1環繞源信號可降混至立體聲(L=2)或5.1(L=6)環繞。此外，對於本領域具有熟習知識者顯而易見的是，單一單源信號可用作輸入信號(L=1)，隨後經補償且饋送至至少一對揚聲器。

在特定實例中，模型傳遞函數對於關於揚聲器及收聽區的位置的對稱及不對稱設定兩者是聲學不對稱的。作為實例，在圖7中展示具有兩個揚聲器及兩個控制點(每一收聽區中一個)的對稱汽車音響系統設定。儘管揚聲器至控制點之間的傳播延遲是完美對稱的，然而此對稱設定將不導致對稱聲學量測。舉例而言，如圖7中所示的設定的量測脈衝響應繪示於圖8中。圖8的上圖表展示自鄰近區域中的左側(黑色)及右側(灰色)揚聲器的脈衝響應，下圖表展示遠端區域中的揚聲器的脈衝響應。若設定為完全對稱，則相應脈衝響應將為相同的。藉由檢測，本領域具有熟習知識者可看出，僅傳播延遲(由相應脈衝響應中的第一脈衝表示)在揚聲器之間是對稱的，而另外的脈衝響應並不如同在完全對稱聲環境中的情況(對稱)。對於不對稱設定，脈衝響應必然亦不對稱。因此，實際(量測)的脈衝響應通常不對稱，而不管設定(揚聲器及收聽區)的對稱性如何。

視情況，每一控制點中的目標傳遞函數基於控制點中的至少一對所述揚聲器之間的相位差而判定。相位差例如是藉由控制點中的模型傳遞函數來定義，且區域相依的目標傳遞函數的相位特性通常在附屬於不同收聽區的控制點之間不同。

在一個實例中，估計M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數的步驟可基於在音響系統的聲音量測的基礎上估計控制點中的每一者處的脈衝響應。

在另一實例中，估計M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數的步驟可基於控制點中的每一者處的脈衝響應的模擬，其中模擬包含一階反射及/或更高階反射。

在特定實例中，濾波器係數可基於在音訊預補償控制器的動態穩定性的約束下最佳化準則函數來判定。舉例而言，準則函數可至少包含M控制點的經補償模型脈衝響應與目標脈衝響應之間的差冪的加權總和，及可選地包括至少一對揚聲器的經補償模型傳遞函數的表示之間的差冪的加權總和。

若此可選的類似性要求將與當前方法一起使用，則所述方法包括以下可選步驟：

●針對L個輸入信號中的每一者，指定從N個揚聲器中的所選擇的一者作為主揚聲器；

●針對L個輸入信號中的每一者，指定揚聲器對(若可行)，其中揚聲器對需要對應於用於創建虛擬聲源的輸入信號。

●針對L個輸入信號中的每一者，基於所選擇主揚聲器及所選擇揚聲器對，判定音訊預補償控制器的濾波器參數，以使得準則函數在音訊預補償控制器的動態穩定性的約束下被最佳化，其中準則函數包含M控制點或M個控制點的子集內的經補償估計脈衝響應與目標脈衝響應之間的差冪的加權總和，及至少一對揚聲器的經補償模型傳遞函數的表示之間的差冪的加權總和。

視情況，此方法可進一步包括將針對Z個收聽區判定的濾波器係數合併至音訊預補償控制器的濾波器參數的合併集中的步驟。

在下文中，將參考濾波器設計的非限制性實例描述所提出技術，其中濾波器設計是基於模型構架的同等非限制性實例。

以下非限制性實例中的目標為在多個收聽區中同時創建真實個人多通道音訊體驗。不同區域在空間上分離，且所述區域中的至少一個位於預設甜蜜點的外部。在實例中，吾人建議使用基於MIMO前饋控制的通用濾波器設計構架，其具有三個基本特徵：(1)成對通道相似性均衡；(2)支援揚聲器的可能使用；(3)基於目標傳遞函數對各別區域的模型傳遞函數的均衡，所述函數針對每一控制點單獨地選擇。此等目標傳遞函數的相位響應的特性在區域之間不同。目標傳遞函數的幅值響應不受限。

先前工作

若吾人僅考慮歸因於自兩個揚聲器至兩個區域的中心的距離產生的相位差，則吾人已知對於當前問題描述的解答。如上文所論述，某些全通濾波器提供使系統均衡的方法主要使得在所定義頻率範圍中經補償IDP在兩個區域中同相。此類全通濾波器的設計極其簡單。基於完全藉由揚聲器至每一區域的中心之間的距離來描述系統的假設，系統的特性可藉由梳狀濾波器描述。此梳狀濾波器在同等間隔頻率下具有突降，其中所述IDP最大，亦即，±180°，且在同等間隔頻率下(具有)峰值，其中IDP完全同相，亦即，0°，參見圖3。此等頻率易於計算[34]。假設按秒量測的d為兩個揚聲器之間的相對傳播延遲差。則第一突降的頻率f_d1或IDP為±180°的第一頻率藉由f_d1=1/2d給定。其餘突降將出現在第一突降的奇數倍數處，以使得f_dn=n/2d，其中n=2n+1，n

N⁺。峰值的頻率f_pn或IDP為同相的頻率藉由f_pn=n/d計算，n

N⁺。

基於此假設，所需全通濾波器可易於設計[12][24][27][29][30]。基本想法為在區域中的揚聲器間差分相位 (IDP)主要為異相的頻率下施加180°相移，亦即，|IDP|>90°。在圖7中說明具有兩個揚聲器(s₁及s₂)及兩個控制點(r₁及r₂)(兩個區域中的每一者中一個)的音響系統。圖3的下圖表繪示基於在控制點r₁及r₂中的傳播延遲差的IDP，分別藉由灰色實線及虛線來表示。180°相移可藉由一個全通濾波器施加或較佳地分佈在兩個互補全通濾波器[30]之間。此互補全通濾波器的實例藉由圖5中的實及虛黑線表示。理論上，此類全通濾波器產生所需經補償IDP，其主要對於兩個控制點中的所有頻率同相。在理論上，在圖3中展示控制點r₁及r₂中的此最佳經補償IDP(分別為黑色實線及虛線)。

全通濾波器方法的侷限性

當考慮在典型收聽環境中的量測RTF時，控制點中的兩個揚聲器之間的IDP並未遵循易於判定的此類系統模式。吾人將藉由實例闡明此。圖4繪示一個控制點中(黑色線)及基於傳播延遲的相應梳狀濾波器中(灰色線)的經測定RTF的IDP及幅值總和響應。量測在汽車的左前座椅中進行，控制點中的兩個揚聲器的相對傳播延遲差為1.7毫秒。比較圖4中的曲線，顯而易見的是實際上IDP及幅值總和響應兩者未藉由梳狀濾波器進行較佳描述，所述梳狀濾波器基於控制點中的揚聲器之間的相對傳播延遲差。儘管基於梳狀濾波器設計全通濾波器相當簡單，圖4的檢測強有力地表明其可假定不可能在考慮真實聲環境的情況下用此設計策略判定相位響應。經測定IDP無法藉由對應於梳狀濾波器描述的常用公式來描述。此說明在考慮真實聲環境時對於新穎濾波器設計方法的需求。

另一全通濾波器方法的侷限性在其設計中。如圖5的下圖表中的黑色線所描繪的瞬時相移實際上無法實現。全通濾波器的級數決定理想經補償IDP可達到的良好程度。實際上可用的濾波器無法完全達到期望的IDP，因為在脈衝響應中的振鈴(ringing)(若有的話)將可清楚地聽見，[2][30]。全通濾波器必須是平滑的，例如藉由選擇低階IIR全通濾波器[30]。然而，此平滑全通濾波器將不產生所期望具有適當精確性的IDP。

吾人將在以下非限制性實例中引入所提出的新穎方法，並且強調其優於先前工作的優勢。

聲波建模

舉例而言，自揚聲器輸入至麥克風的聲波信號路徑將建模為線性時間恆定系統(LTI)，所述系統藉由其室內傳遞函數(RTF)充分描述。N個揚聲器中的每一者的室內聲學脈衝響應由在M個控制點處的量測估計，所述控制點分佈在所需Z個收聽區的空間區域，以使得每一收聽區由M_Z控制點覆蓋。為簡單起見，在此實例中假定控制點M_Z的數目在每一區域是相等的，以使得控制點的總數M藉由所有M_Z控制點的總和給定。建議控制點M的數目等於或大於揚聲器N的數目。動態聲學響應隨後可藉由自揚聲器發送出測試信號，一次一個揚聲器，及記錄所有M個量測位置處的所得聲波信號來估計。針對此目的可使用諸如白色或彩色雜訊或掃頻正弦波的測試信號。自一個揚聲器至M個輸出的線性動態響應的模型隨後可例如以具有一個輸入及M個輸出的FIR或IIR濾波器的形式估計。針對此目的可使用各種系統辨識技術(諸如最小平方方法或基於傅里葉轉換的技術)。針對所有揚聲器重複所述量測程序，最後產生由動態模型的M×N矩陣表示的模型傳遞函數。多輸入多輸出(MIMO)模型可替代地由狀態空間描述表示。用於表示聲音重現系統的數學上方便(雖然十分普遍)的實例的MIMO模型的實例藉由具有對角線分母的右側矩陣分式描述(Matrix Fraction Description，MFD)[18]，等式(1)：

這類MFD將在下文中被使用。若允許矩陣 A ^-1 _n(q^-1)為完全多項式矩陣，則可獲得甚至更普遍的模型，且在原則上並未禁止使用此結構。然而，吾人將在下文中一直使用結構(1)，因其在最佳化控制器的數學推導中更容易明瞭。應注意的是，如(1)中所定義的模型傳遞函數 H _n可包含描述模型誤差及不確定性(如藉由以下實例給定的)的參數化。

考慮到M個控制點的可行數量，導致模型是由空間上稀少的量測資料所獲得，吾人將使用[6][26][32]中呈現的隨機不確定性模型。因此，線性系統模型分解為兩個部的總和，一個確定性標稱部及一個隨機不確定性部，其中所述不確定性部藉由隨機變數將部分參數化。標稱部在此將表示習知僅關於空間緩慢變化(且因此其藉由空間上稀少的RTF量測可較佳地被捕獲)的模型傳遞函數的彼等分量，而不確定性部表示未藉由此類量測完全捕獲的分量。一般來說，此等空間複合分量由高頻率下的後期室內反射及混響構成。因此，(1)中的 H _n(q^-1)被分解為等式(2.1)：H _n(q ^-1)=H _0n(q ^-1)+△H _n(q ^-1)，其中 H _0n(q^-1)為標稱模型，且△ H _n(q^-1)構成不確定性模型。寫出 H _0n(q^-1)及△ H _n(q^-1)的矩陣分式，等式(2.1)的分解可表達為

音訊預補償控制器設計

考慮到多通道音訊音響系統在室內的Z個有界三維收聽領域Ω_Z

R³周圍包括N個揚聲器，N

2且1

N_n

N。在此，N_n(n

{1，2})表示所考慮每一揚聲器對中被用以創建虛擬源的揚聲器的揚聲器總數。作為實例，考慮具有位於兩個前座椅中的兩個收聽區的4通道汽車揚聲器系統。則揚聲器的總數(稱為1，2，3及4)為N=4。收聽區的總數則為Z=2。假定前左側(FL)及前右側(FR)揚聲器重現立體聲錄音。進一步假定所有N=4個揚聲器皆被使用以改良FL及FR揚聲器的聲音重現，此使與FL及FR相關聯的揚聲器的總數為N_n=N₁=N₂=4，由於揚聲器的總數對應於N₁及N₂的聯集：N=N₁ ∪ N₂。此系統的聲學輸出在M個控制點或量測位置中量測，其中M_Z個控制點均勻地分佈在每一收聽區Ω_Z內。假設上述音響系統的N_n個輸入信號由N_n×1維的信號向量 u _1n(k)=[ u _11n(k)… u _1Nnn(k)]^T表示，並且假設M個輸出信號由M×1維的信號向量 y _n(k)=[ y _1n(k)…y _Mn(k)]^T表示。則 u _1n(k)與 y _n(k)之間的關係藉由以下給定：等式(3)：y _n(k)=H _n(q ^-1)u _1n(k)

其中藉由等式(1)及等式(2.1)給定的 H _n(q^-1)為M×N_n 維的有理矩陣，具有為純量穩定的有理函數H _ijn(q^-1)；i=1，...，M；j=1，...，N_n的元素。

目標傳遞函數的實例定義

M×1維的目標傳遞函數 D _n例如可參數化為

在上文

(q^-1)中，假定多項式元素中的至少一者具有非零首項係數；在等式(4)中包含第二等式以強調D_n含有d₀個樣本的初始建模延遲。在此實例中，將針對目標使用FIR模型，且因此E=1。此外，每一控制點具有含有全通濾波器的個別目標傳遞函數。全通濾波器的相位特性在附屬於不同區域的控制點之間明顯不同。目標D則可表達為

其中 D _ΩZ的維度為M_Z×1並含有收聽區Ω_Z中的M_Z個控制點的目標。在圖9中繪示Z=2個收聽區及M=2個控制點(M_Z=M₁=M₂=1)的相位響應的差異的實例，圖形描繪在控制點r₁(黑色虛線)及r₂(黑色實線)中的目標傳遞函數的相對相位響應，連同在控制點r₁(灰色線)中的未補償IDP。圖10藉由實例示意性地繪示每一目標傳遞函數皆附屬於一個收聽區(控制點周圍的灰色方框)，且目標傳遞函數的相位響應的相位特性在區域之間不同。

可選相似性矩陣的實例定義

所提出方法可視情況包含相似性要求。若需要視情況最小化所選擇揚聲器對的揚聲器之間的差異，則可包含為設計的一部分的相似性矩陣 P 。當P設定為僅含有零的矩陣時，則將不考慮相似性。吾人將以實例展示如何包含相似性要求。相似性矩陣 P 定義如下：等式(6)：P=[diag(D)|-diag(D)」，其中 D 藉由等式(5)給定，且其中diag( D )(對於行向量 D )表示具有沿對角線上的 D 的元素的適當維度的對角矩陣，亦即，diag(D ₁，...，D _m)表示具有對角線上的D ₁，...，D _m的對角矩陣。多項式矩陣 p 亦含有純量相似性加權因數ρ，其允許基於給定音響系統及收聽環境調整所需相似性的程度。所提出的相似性矩陣的設計通常明顯不同於[3]中提出的設計，其中提出單位矩陣及排列(相似性矩陣在[3]中被稱作排列矩陣)。根據等式(6)的設計考慮不同區域之間的目標傳遞函數中的差異，並未在[3]中被預期。藉由調用等式(5)及(6)，隨後獲得用於等式(11)(待最小化的準則函數)的右手側上的最後項的後續公式。

此意謂當由y₁及y₂表示的一對揚聲器的經補償模型傳遞函數之間的差異在每一控制點間經最小化時，每一經補償模型傳遞函數乘以每一控制點中的目標傳遞函數。因此在考慮每一控制點中的所需目標傳遞函數的情況下，最小化所述差異。

揚聲器對及支援揚聲器的選擇的實例

對於所提出方法，至少一個揚聲器對必須在N個揚聲器之間被選擇。所選擇的揚聲器對對應於與L輸入信號中的兩個，其中兩個所選擇的輸入用於創建虛擬聲源，或視情況所述揚聲器對中的每一揚聲器應對應於同一單聲道(單一信號)輸入。例如，若立體聲錄音將重現，則左前及右前的揚聲器定義揚聲器對。在另一實例中，若5.1環繞聲錄音(家庭劇院)將重現，則左前及右前的揚聲器應首先經選擇為揚聲器對。可隨後根據所提出方法藉由選擇其他揚聲器對或需要時藉由與其他均衡器組合來均衡其餘揚聲器。

必須謹慎地選擇可選支援揚聲器。舉例而言，若立體聲系統的左前的主揚聲器完全由右前的揚聲器支援，則兩揚聲器將重現左側及右側通道兩者。此必然產生單聲道效果，因為兩個揚聲器將重現極類似信號，其對應於左側及右側通道的總和。此單聲道效應可藉由應用以下兩個可選設計策略中的任一者來避免：(a)僅允許與主揚聲器的輸入通道相關聯的支援揚聲器。(b)聲源的位置通常不可藉由低頻率處的人類聽覺定位在小房間中，尤其對於偏離中心的收聽位置[35]。因此，具有約180Hz的截止頻率的低通濾波器可應用於與主輸入通道不相關聯的支援揚聲器，所述支援揚聲器被稱作受限支援揚聲器。隨後，任意位置處的支援揚聲器可在不創建單聲道效應的情況下使用，因為左側及右側通道的總和隨後僅藉由用於低頻率的揚聲器重現，此將不影響定位。

最佳化準則的定義的實例

考慮等式(1)至等式(6)中引入的MIMO系統由至少一個揚聲器對組成。使n

{1，2}描述所述對中的兩個揚聲器，且前已述及，揚聲器N的總數藉由N=N₁ ∪ N₂給定，其中N₁及N₂為要求為相似的揚聲器對中的每一者被使用的揚聲器數目。應注意的是，所述揚聲器對中的每一揚聲器具有N_n-1個可選支援揚聲器，且引入信號，參見圖11，等式(7)：z _1n(k)=V _n(q ^-1)(D _n(q ^-1)w(k)-H _n(q ^-1)u _1n(k)) z _2n(k)=W _n(q ^-1)u _2n(k) y _n(k)=H _0n(q ^-1)u _1n(k)

在此，w(k)為具有零平均及共變數E{w ²(k)}=ψ的平穩白雜訊。維度分別為M×M及N_n×N_n的濾波器V _n(q-1)及W_n(q-1)分別構成誤差及控制信號的加權矩陣。此外，M×N_n維的 H _n(q-1)及 H _0n(q-1)藉由等式(1)至等式(3)給定。N_n×1維的控制信號 u _1n(k)及 u _2n(k)藉由等式(8)：

給定。

在此， R _tot(q^-1，q)為(視情況非因果)前饋補償器，而

(q^-1)， F _n*(q^-1)及 R _n(q^-1)藉由等式(9)：

給定。

在此，d₀與其在等式(4)中相同，且表示經補償系統的主要的主體延遲(或平滑滯後)，而d_jn(j=1，...，N_n)為可用以補償不同揚聲器間的距離的個別偏差的延遲。根據[8][9]，等式(9)中的 F _n*(q^-1)在此由在每一Ω_Z中超出零相的量來建構，其在所有量測位置的N_n揚聲器中的每一者的RTF中皆相同。亦即，參見等式(1)，假定 B _n的jth行的元素B _1jn，...，B _Mjn共用一個共同的超相因數 F _j(q^-1)。

由於

(q^-1) F _n*(q)為固定的且已知的，其可視為增強系統等式(10)：

的因數，其中 H _n(q^-1)藉由等式(1)至等式(3)給定。

目標現在為設計控制器 R _n(q^-1)以使在做出標稱經補償通道響應的同時獲得各別通道的儘可能類似的目標，參見圖11。換言之，目標為最小化準則等式(11)：

此處

及E分別指關於△ B _n中的不確定參數的期望值(參見(3))及傳動雜訊w(k)。維度M×M的矩陣 P _n構成相似性矩陣，所述相似性矩陣可用以定義如何最小化關於所涉及揚聲器對的等式(11)的右手側上的第三項。此外， P _n構成加權矩陣以調節控制點，其在頻率及空間中將相似性考慮在內。

最佳控制器設計的實例

構成平方2-範數或例如是基於其他範數的其他形式的準則的準則等式(11)可關於預補償器 R 的可調整參數以若干方式經最佳化。結構限制亦有可能被施加於預補償器上，例如是像求要其元素為某些固定階數的FIR濾波器，且隨後在此等限制下進行可調整參數的最佳化。此最佳化可藉由適應性技術或藉由使用FIR維納(FIR Wiener)濾波器設計方法進行。然而，由於所有結構限制導致受限的解空間，可達到的效能與無此類約束的問題公式化相比將較差。因此，最佳化最好應在沒有對預補償器的結構作約束下進行，除為了預補償器的因果關係及經補償系統的穩定性以外。對於如上所述的最佳化問題，問題變為多變數前饋補償器 R 的線性二次高斯(Linear Quadratic Gaussian；LQG)設計問題。

線性二次理論提供用於線性系統及二次準則的最佳線性控制器或預補償器，參見例如[1][21][22][31]。若假定所涉及信號為高斯，則藉由最佳化準則等式(11)獲得的LQG預補償器顯示為最佳，不僅在所有線性控制器中，而且在所有非線性控制器當中亦是如此，參見例如[1]。因此，在 R 的因果關係及經補償系統 HR 的穩定性的約束下最佳化關於 R 的可調整參數的準則等式(11)是極普遍的。對於假定穩定的 H 及 D ，經補償系統的穩定性或誤差轉移運算子 D-HR 因此等效於控制器 R 的穩定性。

吾人現將呈現用於由等式(1)至等式(10)及準則等式(11)定義的問題的LQG最佳預補償器。使用多項式矩陣以轉移運算子或傳遞函數的形式來得解。用於導出此些解的技術已例如是在[31]中呈現。或者，可藉由狀態空間技術及芮卡提(Riccati)方程式的解導出所述解，參見例如[1][22]。

用於最佳化預補償器的多項式矩陣設計方程式

考慮到上文系統

(q^-1)，其具有固定且已知的延遲多項式矩陣

(q^-1)、全通有理矩陣 F _n*(q)，且假定信號w(k)為零平均單位變異數白雜訊序列，獲得作為等式(12)的無預振鈴偽訊的最佳線性二次高斯(LQG)預補償器 R (q^-1)，所述預補償器在因果關係及穩定性的約束下最小化準則等式(11)，等式(12)：

其中維度(N₁+N₂)×(N₁+N₂)的 β 是藉由等式(13)：

給定的唯一(相當於單式常數矩陣)穩定的頻譜因數

其中維度2M×(N₁+N₂)的

(q^-1)在等式(10)中所示。等式(13)中的

(q^-1)藉由調用等式(10)及(2.2)

給定。

在此應注意，純量加權因數ρ包含於 P 中，以使得ρ²按比例調整等式(13)中的關於目標要求的相似性項。均具有維度(N₁+N₂)×1的多項式矩陣 Q 與多項式矩陣 L _*構成對於Diophantine方程式等式(14)：

的唯一解。

藉由通用度等式(15)：

用於頻譜平滑度的後處理的實例

當音響系統重現音樂時，最佳的是系統的傳遞函數的幅值頻譜為平滑的且均衡的，至少在收聽區內平均。若經補償系統在所有位置處理想地獲得所需目標 D 及相似性，則經補償系統的平均幅值響應將符合需要。然而，由於不能預期經設計的控制器 R 在所有頻率下完全達到目標響應 D 及相似性，例如歸因於無法完全補償的極複雜室內迴響，經補償系統中將始終存在一些剩餘近似誤差。此等近似誤差在不同頻率下可具有不同幅值，且所述近似錯誤可影響重現聲音的品質。幅值響應缺陷通常非所要，且控制器矩陣應較佳地經調整以使得整體目標幅值響應在所有收聽區中達到平均。

因此較佳地在準則最小化之後加入最終設計步驟，其目的在於調整控制器響應，以使得平均目標幅值響應在量測位置內很好地經近似平均。為此目的，整個系統(亦即，包含控制器 R 的系統)的幅值響應可基於設計模型或基於新量測在多種收聽位置中進行評估。最小相位濾波器可隨後經設計以使得平均(在均方根(RMS)意義中)目標幅值響應在所有收聽區域中達到。舉例來說，為了不在任何特定頻率區域中過度補償，可採用基於空間響應變化的可變八度音倍頻平滑。結果為一個純量均衡器濾波器將所有元素 R 調整相等量。

說明性實例

吾人現將呈現基於在四通道汽車音響系統的兩個前座椅中得到的真實量測的評估結果，所述汽車音響系統由四個寬帶揚聲器構成，所述揚聲器位於門中。所使用的汽車為福特蒙迪歐(Ford Mondeo)轎車，其中所有揚聲器為其標準音響系統的一部分。安裝汽車售後放大器以便進入通道且繞過音響主機。此音響系統對應於典型標準汽車音響系統。

在此濾波器設計中，矩陣 V 含有適當維度的單位矩陣。因此，將不使用目標誤差的任何頻率加權。矩陣W含有頻率加權，其妨礙控制動作以使得所涉及揚聲器不會在其操作範圍外驅動。此外，此加權矩陣亦例如是藉由限制其對於較低頻率的影響來控制支援揚聲器的操作頻率範圍。在此，將所有具有以下限制的可用揚聲器用作支援揚聲器：與選定對的所考慮揚聲器相比，與其他輸入信號相關聯的支援揚聲器僅在高達180Hz使用，參見圖12中的細點線。

相似性矩陣 P 亦含有較佳地用以將相似性成果集中至較低頻率的頻率加權。加權由具有4kHz的截止頻率的擱架式濾波器(shelving filter)組成，參見圖12。此動機為假定相移為在高達約5kHz下可被聽見的事實。將純量相似性加權因數設定為ρ²=0.3。

為了在迴響條件下評定比較方法的空間效能，吾人將使用交叉相關(cross-correlation)量測，所述量測評估揚聲器對中的揚聲器之間的交叉相關，所述交叉相關在窄頻帶中創建虛擬源。圖13描繪區域中的所有控制點的平均交叉相關，可考慮兩個基本法則而解釋：(1)在給定中心頻率下的交叉相關越高，亦即，越接近1，RTF在相對應頻帶中平均越均勻，從而在彼頻帶中產生愈佳的虛擬源的空間重現；(2)具有高交叉相關的頻率範圍越廣，整體空間重現愈佳。

圖13直接比較以下各者的兩個區域中的平均交叉相關：(a)用所提出方法補償的系統，藉由圖13中的黑色粗實線及虛線描繪，(b)用先前工作中所提出的全通濾波器設計補償的系統，藉由圖13中的灰色粗實線及虛線描繪，(c)未補償系統，藉由圖13中的黑色細實線及虛線描繪。全通設計產生對於未補償系統的顯著改善。然而，如之前所論述，此全通設計是基於粗糙的簡化並不非常適合於補償真實音訊系統，尤其不適合挑戰諸如汽車的聲環境。取而代之，旨在若干區域中的空間保真性的濾波器設計應將給定聲環境考慮在內。在此，提出基於目標傳遞函數而非濾波器的相位響應的直接設計的此方法，且以圖13的檢測推斷，所提出的個人音訊構架明顯改進了空間聲音重現，因為其獲得寬頻率範圍內的高交叉相關。此外，個人音訊濾波器設計在高達250Hz的兩個區域中獲得高交叉相關及相同效能兩者。在250Hz至3000Hz之間，全通濾波器設計在兩個區域中獲得比個人音訊濾波器更均等的效能。然而，交叉相關在此等頻率下對於全通濾波器設計(參見灰色粗實線及虛線)極低，且因此效能在兩個區域中均較差。對比而言，個人音訊濾波器設計在高達3000Hz的兩個區域中獲得高交叉相關，參見圖13中的黑色粗實線及虛線。此等結果強有力地表明所提出的方法的效能優於先前所報告的方法。

實施態樣

應瞭解，本文所描述的方法及器件可以多種方式組合及再配置。

舉例而言，實施例可以硬體或軟體或其組合實作以用於由合適處理電路執行。

本文所描述的步驟、函數、程序、模組及/或區塊可使用任何習知技術(諸如包含通用電路及特殊應用電路兩者的離散電路或積體電路技術)以硬體實施。

特定實例包含一或多個經適當組態的數位信號處理器及其他已知電路，例如，經互連以執行特定功能的離散邏輯閘或特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits；ASIC)。

或者，本文所描述的步驟、函數、程序、模組及/或區塊中的至少一些可以諸如電腦程式的軟體實作以藉由諸如一或多個處理器或處理單元的合適處理電路來執行。

處理電路的實例包括(但不限於)一或多個微處理器、一或多個數位信號處理器(Digital Signal Processors；DSP)、一或多個中央處理單元(Central Processing Units；CPU)、視訊加速硬體及/或任何適合的可程式化邏輯電路(諸如一或多個場可程式化閘陣列(Field Programmable Gate Arrays；FPGA)或一或多個可程式化邏輯控制器(Programmable Logic Controllers；PLC))。

亦應理解的是，可能在所提出技術被實作時，再次使用任何習知器件或單元的一般處理功能。亦可能再次使用現有軟體，例如藉由現有軟體的再程式化或藉由增添新軟體組件。

根據第二態樣，提供用於判定音訊預補償控制器的濾波器係數以用於補償相關聯音響系統的系統。所述音響系統包括N

2個揚聲器。所述系統用於針對至少一對揚聲器中的每一者，基於收聽環境的聲學性質模型估計分佈在音響系統的收聽環境中Z

2個空間上分離的收聽區中的M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數。所述系統亦用於針對M個控制點中的每一者，至少基於控制點的區域關係及聲學性質的模型判定區域相依的目標傳遞函數。所述系統更用於至少基於M個控制點的模型傳遞函數及目標傳遞函數判定音訊預補償控制器的濾波器係數。

舉例而言，此系統可用於基於最佳化準則函數來判定濾波器係數，其中所述準則函數至少包括關於模型傳遞函數及目標傳遞函數的目標誤差且視情況亦包括至少一對揚聲器的經補償模型傳遞函數的表示之間的差。

舉例而言，此系統可用於基於表示控制點處的脈衝響應的模型傳遞函數及目標傳遞函數來操作。

在特定實例中，此系統用於判定模型傳遞函數，所述模型傳遞函數對於關於揚聲器及收聽區的位置的對稱及不對稱設定皆為聲學不對稱的。

作為實例，此系統可用於基於控制點中的至少一對揚聲器之間的相位差判定每一控制點中的目標傳遞函數。相位差可例如是藉由控制點中的模型傳遞函數來定義，且所述區域相依的目標傳遞函數的相位特性通常在附屬於不同收聽區的控制點之間不同。

在一項實例中，此系統可用於基於在音響系統的聲音量測的基礎上估計控制點中的每一者處的脈衝響應，從而估計控制點中的每一者處的模型傳遞函數。

在另一實例中，此系統可用於基於控制點中的每一者處的脈衝響應的模擬來估計控制點中的每一者處的模型傳遞函數，其中模擬包含一階反射及/或更高階反射。

視情況，此系統可用於基於在音訊預補償控制器的動態的穩定性限制下，最佳化準則函數來判定濾波器係數。舉例而言，準則函數可至少包含M控制點的經補償模型脈衝響應與目標脈衝響應之間的差冪的加權總和，及視情況包含至少一對揚聲器的經補償模型傳遞函數的表示之間的差冪的加權總和。

舉例而言，如圖1的概述中所示，音訊預補償控制器可具有用於L個控制器輸入信號的L個輸入及用於N個控制器輸出信號的N個輸出，音響系統的每一揚聲器一個，其中揚聲器對中的至少一個被指定用於輸入信號。

在特定實例中，系統包括處理器及記憶體。記憶體包括可由處理器執行的指令，由此處理器可操作以判定音訊預補償控制器的濾波器係數。

圖14繪示包括處理器10及相關聯記憶體20的此系統100的實例的示意性方塊圖。

在此特定實例中，本文所描述的步驟、函數、程序、模組及/或區塊中的至少一些在電腦程式25、45中實施，將所述電腦程式加載至記憶體20中以藉由包含一或多個處理器的處理電路執行。處理器10及記憶體20彼此互連以實現正常軟體執行。可選輸入/輸出器件亦可互連至處理器10及/或記憶體20以實現相關資料(諸如輸入參數及/或所得輸出參數)的輸入及/或輸出。

術語『處理器』在一般意義上應解釋為能夠執行程式碼或電腦程式指令以執行特定處理、判定或計算任務的任何系統或器件。

因此，包含一或多個處理器的處理電路用於在執行電腦程式時完成經良好定義的處理任務，諸如本文所描述的彼等任務。

處理電路不必僅專用於執行上述步驟、函數、程序及/或區塊，而亦可執行其他任務。

在特定實施例中，電腦程式包括指令，所述指令當由至少一個處理器執行時使處理器：- 針對至少一對揚聲器中的每一者，估計分佈在音響系統的收聽環境中Z

2個空間上分離的收聽區中的M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數；- 針對所述M個控制點中的每一者，至少基於控制點的區域關係判定區域相依的目標傳遞函數；以及- 至少基於M個控制點的模型傳遞函數及目標傳遞函數判定音訊預補償控制器的濾波器係數。

所提出技術亦提供包括電腦程式25、45的載體20、40，其中載體為電子信號、光學信號、電磁信號、磁信號、電信號、無線電信號、微波信號或電腦可讀儲存媒體中的其中之一者。

舉例而言，軟體或電腦程式25、45可實現為通常攜載或儲存於電腦可讀媒體20、40(特定言之，非揮發性媒體)上的電腦程式產品。電腦可讀媒體可包含一或多個可卸除式或非可卸除式記憶體器件，所述記憶體器件包含(但不限於)唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、光碟(CD)、數位影音光碟(DVD)、藍光光碟、通用串列匯流排(USB)記憶體、硬碟驅動機(HDD)儲存器件、快閃記憶體、磁帶或任何其他習知記憶體器件。電腦程式因此可加載至電腦或等效處理器件的操作記憶體中以用於由其處理電路執行。

本文呈現的一或多個流程圖因此可在由一或多個處理器執行時視為一或多個電腦流程圖。相應裝置可定義為功能模組的群組，其中藉由處理器執行的每一步驟對應於功能模組。在此情況下，功能模組被實作為在處理器上運行的電腦程式。因此，用於濾波器設計的系統或裝置可替代地定義為功能模組的群組，其中功能模組被實作為在至少一個處理器上運行的電腦程式。

駐留在記憶體中的電腦程式因此可組織為適當功能模組，所述功能模組用於在由處理器執行時完成本文所描述的步驟及/或任務中的至少一部分。

圖15繪示用於判定音訊預補償控制器的濾波器係數以用於補償相關聯音響系統的裝置的實例的示意性方塊圖。相關聯音響系統包括N

2個揚聲器。裝置300包括估計模組310，所述估計模組用於針對至少一對揚聲器中的每一者，估計分佈於音響系統的收聽環境中Z

2個空間上分離的收聽區中的M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數。裝置300亦包括定義模組320，所述定義模組用於針對M個控制點中的每一者，至少基於控制點的區域關係定義區域相依的目標傳遞函數。裝置300進一步包括判定模組330，所述判定模組用於至少基於M個控制點的模型傳遞函數及目標傳遞函數判定音訊預補償控制器的濾波器係數。

或者，可能主要藉由硬體模組或替代地藉由硬體實現圖15中的模組。軟體與硬體的範圍僅為實施選擇。

通常，在獨立電腦系統上解設計方程式以產生預補償濾波器的濾波器參數。隨後，所計算濾波器參數通常下載至數位濾波器中，例如藉由執行實際濾波的數位信號處理系統或類似電腦系統(諸如，例如智慧型電話、平板電腦、膝上型電腦)實現。

雖然本發明可以軟體、硬體、韌體或其任何組合實施，但藉由本發明所提出的濾波器設計方案較佳實作為以程式模組、函數或等效物形式的軟體。軟體可以任何類型的電腦語言(諸如C、C++或甚至用於數位信號處理器(DSPs)的特定語言)編寫。實務上，本發明的相關步驟、功能及動作經映射至電腦程式中，所述電腦程式在由電腦系統執行時實現與預補償濾波器的設計相關聯的計算。就基於PC的系統而言，用於音訊預補償濾波器的設計的電腦程式通常編碼於電腦可讀媒體(諸如，DVD、CD、USB快閃驅動機或用於分佈至隨後可將程式載入至其電腦系統中用於後續執行的使用者/濾波器設計者的類似結構)上。甚至可經由網際網路自遠端伺服器下載軟體。

圖16為根據本發明繪示適用於實施濾波器設計演算法的電腦系統的實例的示意性方塊圖。系統100可以任何習知電腦系統的形式實現，所述任何習知電腦系統包含個人電腦(PC)、大型主機電腦、多處理器系統、網路PC、數位信號處理器(DSP)及類似者。無論如何，系統100基本上包括中央處理單元(CPU)或數位信號處理器(DSP)核心10、系統記憶體20及互連各種系統組件的系統匯流排30。系統記憶體20通常包含唯讀記憶體(ROM)22及隨機存取記憶體(RAM)24。此外，系統100通常包括提供資料及程式資訊的非揮發性儲存的一或多個驅動控制的周邊記憶體器件40，諸如，例如硬碟、磁碟、光碟、軟性磁盤、數位視訊碟或記憶體卡。每一周邊記憶體器件40通常與用於控制記憶體器件的記憶體驅動以及用於將記憶體器件40連接至系統匯流排30的驅動介面(未說明)相關聯。根據本發明實作演算法設計的濾波器設計程式可能連同其他相關程式模組被儲存於周邊記憶體40中並加載至系統記憶體20的RAM 22中以藉由CPU 10執行。給定相關輸入資料(諸如模型表示及其他可選組態)，濾波器設計程式計算預補償濾波器的濾波器參數。

隨後，所判定濾波器參數通常經由系統100的I/O介面70自系統記憶體20中的RAM 24傳送至預補償控制器，亦被稱作預補償濾波器系統200。較佳地，預補償控制器或濾波器系統200基於數位信號處理器(DSP)或類似中央處理單元(CPU)202或等效處理器及用於保存濾波器參數及所需延遲信號樣本的一或多個記憶體模組204。記憶體204通常亦包含濾波程式，所述程式在由處理器202執行時基於濾波器參數執行實際濾波。

除了經由I/O系統70直接將所計算濾波器參數傳送至預補償控制器或濾波器系統200，濾波器參數亦可儲存於周邊記憶卡或記憶體磁碟40上以用於稍後分佈至預補償控制器或濾波器系統，所述預補償控制器或濾波器系統可能或可能不位於遠離濾波器設計系統100處。所計算濾波器參數亦可自遠端位置例如經由網際網路下載且隨後較佳地以加密形式下載。

為了實現藉由考慮中的音訊設備產生的聲音的量測，任何習知麥克風單元或類似錄音設備80可通常經由類比數位(A/D)轉換器80連接至電腦系統100。基於藉由麥克風80單元進行的(習知)音訊測試信號的量測，系統100可使用加載至系統記憶體20的應用程式開發音訊系統的模型。此量測亦可用以評估預補償濾波器及音訊設備的組合系統的效能。若設計者不滿意所得設計，則設計者可基於修改的設計參數集合起始一個新的最佳化的預補償濾波器。

此外，系統100通常具有用於允許使用者與濾波器設計者互動的使用者介面50。若干不同使用者互動情境是可能的。

舉例而言，濾波器設計者可決定其想要在控制器或濾波器系統200的濾波器參數計算中使用特定定製的設計參數集合。濾波器設計者隨後經由使用者介面50定義相關設計參數。

濾波器設計者亦可能在不同預組態的參數之間選擇，所述參數被設計用於不同音訊系統、收聽環境及/或用於將特定特性引入至所得聲音中的目的。在此情況下，預組態的選項通常儲存於周邊記憶體40中且在濾波器設計程式的執行期間加載至系統記憶體中。

濾波器設計者亦可藉由使用使用者介面50定義模型傳遞函數。除了基於麥克風量測判定系統模型，濾波器設計者亦可能自不同預組態的系統模型中選擇音訊系統的模型。較佳地，此選擇是基於將與所得預補償濾波器一同被使用的特定音訊設備。

較佳地，音訊濾波器連同聲音產生系統一起實施以便實現受濾波器影響的聲音的產生。

在另一實作中，在大體上自主地在無使用者參與或僅邊緣使用者參與的情況下執行濾波器設計。現將描述此結構的實例。例示性系統包括管理程式、系統識別軟體及濾波器設計軟體。較佳地，管理程式首先產生測試信號並且量測音訊系統得到的聲學響應。基於測試信號及所得量測，系統識別軟體判定音訊系統的模型。管理程式隨後收集及/或產生所需設計參數並將此等設計參數轉送至計算預補償濾波器參數的濾波器設計程式。作為選項，管理程式接著可評估經測定信號上的所得設計的效能，且必要時，命令濾波器設計程式以基於修改後的設計參數集合判定新的濾波器參數集合。可重複此程序直至獲得令人滿意的結果為止。隨後，最終濾波器參數集合經下載/實施至預補償控制器或濾波器系統中。

亦可能適應性地調整預補償濾波器的濾波器參數，而非使用固定的濾波器參數集合。在使用音訊系統中的濾波器期間，音訊條件可改變。舉例而言，揚聲器及/或諸如收聽環境中的傢俱的物體的位置可能改變，其繼而可影響室內聲學，及/或音訊系統中的一些設備可能更換為其他設備，導致整體音訊系統的不同特性。在此情況下，來自收聽環境中的一個或若干位置中的音訊系統的聲音的持續或間斷量測可藉由一或多個麥克風單元或類似聲音錄音設備執行。所記錄聲音資料可接著經饋送至濾波器設計系統(諸如圖16的系統100)中，所述系統計算新音訊系統模型且調整濾波器參數以使得所述濾波器參數更適用於新音訊條件。

當然，本發明並不限於圖16的配置。作為替代方案，預補償濾波器的設計及濾波器的實際實作兩者可在同一電腦系統100或200上執行。此通常意謂濾波器設計程式及濾波程式在同一DSP或微處理器系統上實作及執行。

在圖17中繪示根據本發明的併入有預補償控制器或濾波器系統200的聲音產生或重現系統400的示意圖。來自聲源的音訊信號的向量w(t)可能經由習知I/O介面210轉送至預補償控制器或濾波器系統200。若音訊信號w(t)為類比，諸如黑膠、類比音訊卡式磁帶及其他類比聲源，則信號在進入濾波器200之前首先在A/D轉換器210中經數位化。來自(例如)CD、DAT帶、DVD、微碟等的數位音訊信號可在無任何轉換的情況下直接轉送至濾波器200。

隨後，藉由預補償濾波器200預補償數位或數位化輸入信號w(k)，基本上將後續音訊系統設備的影響考慮在內。

所得經補償信號 u (k)隨後可能經由另一I/O單元230(例如經由無線鏈路)轉送至D/A轉換器240，其中將數位經補償信號 u (k)轉換為相應類比信號。此類比信號隨後進入放大器250及揚聲器260。如此自N個揚聲器260的集合發出的聲音信號y_m(t)具有所需音訊特徵，從而接近理想的聲音體驗。此意謂已經由預補償濾波器的反轉動作消除音訊系統設備的任何非所需效應。

預補償控制器或濾波器系統可實現為具有如上所述的至後續放大器的類比或數位介面的數位信號處理器或電腦中的獨立設備。或者，所述系統可整合至數位前置放大器、D/A轉換器、電腦音效卡、緊密立體聲系統、家庭劇院系統、電腦遊戲控制台、電視、MP3播放器對接台、智慧型電話、平板電腦、筆記型電腦或旨在產生聲音的任何其他器件或系統的結構中。亦可能以更加硬體導向方式，使用定製化計算硬體結構(諸如FPGA或ASIC)來實現預補償濾波器。

應理解的是，預補償可獨立於將聲音信號分佈至實際重現位置來執行。由預補償濾波器產生的預補償信號不必立即分佈至聲音產生系統及與聲音產生系統直接連接，但可記錄於獨立媒體上以用於稍後分佈至聲音產生系統。則圖17中的補償信號 u (k)可表示例如是已針對特定音訊設備及收聽環境進行調整的CD或DVD磁碟上所記錄的音樂。其亦可為儲存在網際網路伺服器上以允許經由網際網路在遠端位置對檔案後續下載或串流的預補償音訊檔案。

以上描述的實施例僅作為實例提供，且應理解的是，所提出技術不限於此。本領域具有熟習知識者將理解，在不背離如藉由所附申請專利範圍所定義的本發明範疇的情況下，可對實施例進行各種修改、組合及變化。特定言之，不同實施例中的不同部分解決方案可以技術上可能的其他組態組合。

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S1、S2、S3:判定音訊預補償控制器的濾波器係數的步驟

Claims

一種判定音訊預補償控制器的濾波器係數的方法，用於補償包括N
2個揚聲器的相關聯音響系統，其中所述方法包括以下步驟：針對至少一對所述揚聲器中的每一者，估計分佈在所述音響系統的收聽環境中的Z
2個空間上分離的收聽區中的M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數；針對所述M個控制點中的每一者，至少基於所述控制點的區域關係判定區域相依的目標傳遞函數，其中每一所述控制點中的所述目標傳遞函數是基於所述控制點中的至少一對所述揚聲器之間的相位差判定，其中所述相位差藉由所述控制點中的所述模型傳遞函數定義，且其中所述區域相依的目標傳遞函數的相位特性在附屬於不同收聽區的控制點之間不同；以及至少基於所述M個控制點的所述模型傳遞函數及所述目標傳遞函數判定所述音訊預補償控制器的所述濾波器係數。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中判定所述濾波器係數是基於最佳化準則函數，其中所述準則函數至少包括關於所述模型傳遞函數及所述目標傳遞函數的目標誤差，且視情況更包括在至少一對所述揚聲器的經補償模型傳遞函數的表示之間的差。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中所述模型傳遞函數及所述目標傳遞函數表示所述控制點處的脈衝響應。
如申請專利範圍第1項至第2項中的任一項所述的方法，其中Z
3。
如申請專利範圍第1項至第2項中的任一項所述的方法，其中N
3。
如申請專利範圍第1項至第2項中的任一項所述的方法，其中所述模型傳遞函數針對關於所述揚聲器及所述收聽區的位置的對稱及不對稱設定皆為聲學不對稱的。
如申請專利範圍第1項至第2項中的任一項所述的方法，其中估計在所述M多個控制點中的每一者處的所述模型傳遞函數的步驟是基於在所述音響系統的聲音量測的基礎上估計所述控制點中的每一者處的脈衝響應。
如申請專利範圍第1項至第2項中的任一項所述的方法，其中估計在所述M多個控制點中的每一者處的所述模型傳遞函數的步驟是基於所述控制點中的每一者處的脈衝響應的模擬，其中所述模擬包括一階反射及/或更高階反射。
如申請專利範圍第1項至第2項中的任一項所述的方法，其中所述濾波器係數是基於在所述音訊預補償控制器的動態的穩定性約束下最佳化準則函數來判定，其中所述準則函數至少包括經由所述M個控制點的經補償模型脈衝響應及目標脈衝響應之間的差冪的加權總和，及視情況更包括至少一對所述揚聲器的經補償模型傳遞函數的表示之間的差冪的加權總和。
如申請專利範圍第1項至第2項中的任一項所述的方法，其中所述收聽區對應於不同人類收聽位置。
如申請專利範圍第1項至第2項中的任一項所述的方法，其中所述方法更包括將針對所述Z個收聽區判定的所述濾波器係數合併至所述音訊預補償控制器的濾波器參數的合併集中的步驟。
一種用於判定音頻預補償控制器的濾波器係數的系統，包括一個或多個處理器，設定用於補償包括N
2個揚聲器的相關聯音響系統，其中所述處理器設定用以針對至少一對所述揚聲器中的每一者，基於所述收聽環境的聲學性質的模型估計分佈於所述音響系統的收聽環境中Z
2個空間上分離的收聽區中的M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數；其中所述處理器設定用以針對所述M個控制點中的每一者，至少基於所述控制點的區域關係及所述聲學性質的模型判定區域相依的目標傳遞函數，其中每一所述控制點中的所述目標傳遞函數是基於所述控制點中的至少一對所述揚聲器之間的相位差判定，其中所述相位差藉由所述控制點中的所述模型傳遞函數定義，且其中所述區域相依的目標傳遞函數的相位特性在附屬於不同收聽區的控制點之間不同；以及其中所述處理器設定用以至少基於所述M個控制點的所述模型傳遞函數及所述目標傳遞函數判定所述音訊預補償控制器的所述濾波器係數。
如申請專利範圍第12項所述的系統，其中所述處理器是基於最佳化準則函數來判定所述濾波器係數，其中所述準則函數至少包括關於所述模型傳遞函數及所述目標傳遞函數的目標誤差及視情況更包括至少一對所述揚聲器的經補償模型傳遞函數的表示之間的差。
如申請專利範圍第12項或第13項所述的系統，其中所述處理器基於表示所述控制點處的脈衝響應的模型傳遞函數及目標傳遞函數來操作。
如申請專利範圍第12項至第13項中的任一項所述的系統，其中所述處理器判定針對關於所述揚聲器及所述收聽區的位置的對稱及不對稱設定皆為聲學不對稱的模型傳遞函數。
如申請專利範圍第12項至第13項中的任一項所述的系統，其中所述處理器基於在所述音響系統的聲音量測的基礎上估計所述控制點中的每一者處的脈衝響應，從而估計所述模型傳遞函數。
如申請專利範圍第12項至第13項中的任一項所述的系統，其中所述處理器基於所述控制點中的每一者處的脈衝響應的模擬來估計所述控制點中的每一者處的所述模型傳遞函數，其中所述模擬包括一階反射及/或更高階反射。
如申請專利範圍第12項至第13項中的任一項所述的系統，其中所述處理器基於在所述音訊預補償控制器的動態的穩定性約束下最佳化準則函數來判定所述濾波器係數，其中所述準則函數至少包含經由所述M個控制點的經補償模型脈衝響應及目標脈衝響應之間的差冪的加權總和，及視情況更包括至少一對所述揚聲器的經補償模型傳遞函數的表示之間的差冪的加權總和。
如申請專利範圍第12項至第13項中的任一項所述的系統，其中所述音訊預補償控制器具有用於L個控制器輸入信號的L個輸入及用於N個控制器輸出信號的N個輸出，每一該些輸出對應輸出到聲音產生系統的該些揚聲器中的一個，其中所述揚聲器中的至少一對揚聲器對指定用於所述L個輸入其中之一。
如申請專利範圍第12項至第13項中的任一項所述的系統，其中所述系統包括記憶體，所述記憶體包括可由所述處理器執行的指令，由此所述處理器可操作以判定所述音訊預補償控制器的所述濾波器係數。
一種用於在由處理器執行時判定音訊預補償控制器的濾波器係數的電腦程式，用於補償包括N
2個揚聲器的相關聯音響系統，其中所述電腦程式包括多個指令，所述多個指令在由所述處理器執行時使所述處理器：針對至少一對所述揚聲器中的每一者，估計分佈在所述音響系統的收聽環境中的Z
2個空間上分離的收聽區中的M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數；針對所述M個控制點中的每一者，至少基於所述控制點的區域關係判定區域相依的目標傳遞函數，其中每一所述控制點中的所述目標傳遞函數是基於所述控制點中的至少一對所述揚聲器之間的相位差判定，其中所述相位差藉由所述控制點中的所述模型傳遞函數定義，且其中所述區域相依的目標傳遞函數的相位特性在附屬於不同收聽區的控制點之間不同；以及至少基於所述M個控制點的所述模型傳遞函數及所述目標傳遞函數判定所述音訊預補償控制器的所述濾波器係數。
一種載體，包括如申請專利範圍第21項所述的電腦程式，其中所述載體為電子信號、光學信號、電磁信號、磁信號、電信號、無線電信號、微波信號或電腦可讀儲存媒體中的其中之一。
一種判定音訊預補償控制器的濾波器係數的裝置，用於補償包括N
2個揚聲器的相關聯音響系統，其中所述裝置包括：估計模組，用於針對至少一對所述揚聲器中的每一者，估計分佈在所述音響系統的收聽環境中Z
2個空間上分離的收聽區中的M多個控制點中的每一者處的模型傳遞函數；定義模組，用於針對所述M個控制點中的每一者，至少基於所述控制點的區域關係定義區域相依的目標傳遞函數，其中每一所述控制點中的所述目標傳遞函數是基於所述控制點中的至少一對所述揚聲器之間的相位差判定，其中所述相位差藉由所述控制點中的所述模型傳遞函數定義，且其中所述區域相依的目標傳遞函數的相位特性在附屬於不同收聽區的控制點之間不同；以及判定模組，用於至少基於所述M個控制點的所述模型傳遞函數及所述目標傳遞函數判定所述音訊預補償控制器的所述濾波器係數。
一種藉由使用如申請專利範圍第1項至第2項中的任一項所述的方法判定濾波器係數的音訊預補償控制器。
一種音訊系統，包括音響系統及至所述音響系統的輸入路徑中的音訊預補償控制器，其中所述音訊預補償控制器的濾波器係數藉由使用如申請專利範圍第1項至第2項中的任一項所述的方法判定。