TWI789947B - 使用iir濾波器的基於基因演算法的等化器 - Google Patents

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Abstract

系統及方法利用修改的基因演算法，用於使如同在高端電視中之現成音頻系統被設計成適於已知、特定的房間或另一物理位置，而呈現出具有一組聲學性質的特定或獨特之聽覺環境。經由迭代技術，並包括基於設計成適於音頻頻率響應等化應用的基因演算法之迭代技術，藉由決定基於IIR的EQ解決方案，使音頻系統設計成適於給定房間。在一變型中，音頻系統係設計成適於特定房間，橫越麥克風之帶寬調整EQ，同時橫越剩餘帶寬保留工廠校準的EQ響應。

Description

使用IIR濾波器的基於基因演算法的等化器
本發明實施例係涉及一種使用IIR濾波器的基於基因演算法的等化器。
增強電視(TV)之工廠調校以負責任何特定房間的聽覺效果及條件對設計者帶來若干挑戰。必需考慮晶片上之電視系統(SoC)的處理帶寬。基於調校之工廠通常利用高速膝上型電腦，而家庭調校通常受限於電視的SoC之可用帶寬。此外，工廠調校典型地係基於受控環境中的音頻近場中所作成之錄音。這些錄音使用來補償揚聲器頻率響應限制。然而，家庭調校典型地涉及在聽眾位置、或藉由安裝於電視中的麥克風、在有傢俱及門道之房間中、非均勻的表面及常見之窗口、亦即相對"不支善"的音頻環境所作成之錄音。這些錄音可使用來補償於錄音位置的揚聲器限制及房間效應兩者。用於家庭調校之錄音裝置的採樣率典型地由8kHz變動至48kHz。而且，例如在電視遙控器中之錄音帶寬通常受限於語音頻帶(300至3kHz)。
有限脈衝響應(FIR)濾波器典型使用於音頻響應等化(EQ)濾波器應用。一旦已知脈衝響應，用於補償房間中的隨機聽眾位置之頻率響應的FIR解決方案係在數學上明確定義。由此產生之FIR濾波器典型地為高階的，且需要大量之處理器帶寬來實施。設有同等(FIR濾波器)性能的無限脈衝響應(IIR)濾波器具有遠較低之階數，且因此需要較少的帶寬來實施。一旦IIR濾波器係數(EQ解 決方案)可用，它們提供遠較更有效之方法來補償非理想的房間響應。IIR濾波器係遞迴式，且具有零點及極點，而使它們易於產生穩定性問題。為隨機之房間響應推導出基於IIR的解決方案是複雜之數學過程，需要濾波器零點及極點的小心操作。
本揭示內容之實施例提供將工廠"現成"音頻系統有效地設計成適於任何給定房間的能力。
本揭示內容之一態樣係針對藉著經由迭代技術來決定基於IIR之EQ解決方案，使音頻系統設計成適於給定的房間，包括基於設計成適於音頻響應等化器應用之基因演算法的迭代技術。
本揭示內容之另一態樣係針對在對特定房間調校音頻系統時的系統、方法及演算法，其橫越麥克風之帶寬調整EQ，同時橫越剩餘帶寬保留工廠校準的EQ響應。
100:標繪圖
200:標繪圖
300:範例
400:範例
500:標繪圖
600:圖解
700:方法/演算法
800:標繪圖
900:標繪圖
1000:標繪圖
1006:非揮發性記憶體
1100:方法
1200:電腦系統
1202:處理器
1204:揮發性記憶體
1206:非揮發性記憶體
1207:輸出裝置
1208:使用者輸入或介面
1212:電腦指令
1216:作業系統
1218:資料
1220:物品
參考附圖之圖面可理解製成及使用所揭示實施例的方式及過程。應理解的是，圖面中所說明之部件及結構不一定是按比例的，而是強調說明本文所述概念之原理。遍及不同視圖，類似參考數字指定對應零件。再者，實施例係以舉例的方式說明且未限制於此等圖面中，其中：圖1係標繪圖，顯示用於給定聽覺環境之實際對目標揚聲器/房間響應；圖2係曲線圖，顯示用於圖1之揚聲器/房間的目標響應與實際響應之間的差異；圖3顯示使用於本揭示內容之示範性實施例的染色體編碼之範例；圖4顯示使用於本揭示內容的示範性實施例之交叉技術的範例； 圖5係標繪圖，顯示按照本揭示內容之示範性實施例而來自最佳當前解決方案的三個最大誤差峰值之識別範例；圖6係圖解，顯示將新的PEQ頻帶添加至每一個染色體；圖7係按照本揭示內容使IIR濾波器設計成適於給定房間之示範性方法的流程圖；圖8係標繪圖，按照本揭示內容之示範性實施例，顯示初始工廠校準的EQ響應、理想之錄音衍生響應、及所產生的拼接目標響應；圖9係標繪圖，按照本揭示內容之示範性實施例，顯示在錄音裝置中用於8kHz採樣率的具有陡峭滾落之測量揚聲器/房間響應；圖10係標繪圖，按照本揭示內容的示範性實施例，顯示用於具有陡峭滾落之錄音的修改後之上過渡區域的範例；圖11係按照本揭示內容使IIR濾波器設計成適於給定房間之進一步方法的範例之流程圖；及圖12係電腦系統範例的示意圖，此電腦系統可根據本揭示內容施行所有或至少一部分方法、演算法及處理。
本文所敘述之特徵及優點並非包羅萬象；以附圖、說明書、及請求項的觀點，許多額外之特徵及優點對於普通熟諳本技術領域的人員將為明顯的。再者，應注意的是，說明書中所使用之語言主要已為了可讀性及指導目的而選擇，且不以任何方式限制本發明主題之範圍。主題技術可有許多實施例。下面內容是主題技術的說明性、但非詳盡之範圍。
為了等化電視音頻系統的音頻響應，可使用參數等化器(EQ)。參數等化器之每一個頻帶具有用於增益、中心頻率及品質的調整、即Q(帶寬之調整)。當使用多數個頻帶時，參數化EQ(PEQ)具有許多個調整程度。找出對於給定的房間給與期望之整體系統響應的EQ設置可為具有挑戰性之問題。本揭示內 容提供新穎的系統、方法及基於基因之演算法(包括變型)，如下文所進一步詳細敘述，其已利用IIR PEQ濾波器(例如，二階，在示範性實施例中)，顯示對於找出給定房間或另一封閉式物理空間的等化之最佳解決方案是有效及高效的。使用本文所述之基因類型的演算法為調校或設計成適於特定聽覺環境之音頻系統提供增加的有效性及效率。
本揭示內容之一態樣係利用基因演算法工作方式來實施音頻系統的理想EQ響應，在系統輸出之整個範圍內(或"全頻帶")上，用於使用此系統的給定房間或另一聽覺環境，針對用於設計成適於給定音頻系統之IIR濾波器的方法/演算法。用於此工作方式，下面相對於圖1-6敘述個別步驟之細節，及下面相對於圖7敘述對應的高級演算法之細節。
作為初始步驟，使用如同最大長度序列(MLS)的刺激，獲得、例如測量或記錄特定房間中之系統揚聲器的脈衝響應。可額外或替代地使用如同對數正弦掃描、變速啾頻等之其他刺激。接著用FFT將脈衝響應轉換為頻率響應，並可接著(選擇性)用對數頻域間隔進行平滑化及重新採樣。接著將系統的頻率響應與所期望或目標之頻率響應進行比較，以得出理想的EQ響應。圖1係標繪圖100，顯示實際響應對用於給定之聽覺環境的目標揚聲器至房間("揚聲器/房間")響應。
目標響應與揚聲器響應之間的差值給與理想之EQ響應，如圖2中藉由標繪圖200所顯示。此理想的EQ響應可為藉由從理想或目標頻率響應減去系統之實際頻率響應來得到或計算。當應用於特定系統時，理想的EQ響應將系統之實際頻率響應轉換為期望的頻率響應，藉此使音頻系統設計成適於特定之房間或位置。操作本揭示內容的實施例以快速且有效地找到使EQ響應最密切地匹配理想EQ響應之PEQ參數。
為了找到使EQ響應最密切地匹配目標EQ響應之PEQ參數，本揭示內容的示範性演算法利用一種新型之基因演算法(或諸多演算法)，其藉由創建 一染色體群來工作，在此每一個染色體係代表一組編碼的PEQ參數之二進位數字，於此PEQ參數組跨越系統輸出的整個範圍。每一個染色體代表可能之EQ解決方案。例如，在較佳實施例中，每一個染色體將10位元專門用於增益，將8位元專門用於中心頻率，並將8位元專門用於每一個頻帶的Q。每個染色體及位元分配之總數可取決於所期望的精度及/或效率為不同。
圖3顯示使用於本揭示內容之示範性實施例的染色體編碼之範例300。此範例顯示含有N個頻帶的染色體，使每一個頻帶藉由PEQ濾波器所表示。應理解的是，例如，如果頻率及帶寬為固定的(如在圖形EQ工作方式中)，於該情況下，染色體可剛好含有增益資訊。
初始族群(第一代)可藉由為每一個染色體位選擇隨機值來創建。可調整族群之大小。較大的族群將傾向於具有較大之多樣性，並可能導致找到更好的解決方案。較小之族群將需要較少的計算，並可為更有效率。下一代可按以下方式創建。每一個染色體之"適合度"係藉由估計其頻率響應相對理想EQ響應的均方誤差(MSE)來計算。除了MSE以外或替代MSE，可使用其他適合度指標、如同平均絕對誤差或最大誤差。隨著基因演算法進展，可調整染色體中之頻帶的數目。用於具有七個頻帶EQ之範例，吾人可開始僅只具有兩個頻帶的製程，並在未來幾代中逐步加入額外之頻帶(最多為總共7個)。
當MSE使用作適合度指標時，具有較低MSE的染色體被認為是更好之解決方案。於音頻應用中，一些頻帶比其他頻帶更關鍵。故此，當計算染色體的適合度時，關鍵頻帶之加權較佳為更重。基因演算法將自然地把EQ誤差驅動這些頻帶中的較低等級，且非專門用於不需要之迭代、濾波器、或染色體，以最佳化由聽眾感知角度來看不太重要的頻帶。
在較佳實施例中，具有最佳適合度之染色體被原封不動地帶至下一代，以致此解決方案絕不會退步。然後，每一個染色體的適合度分數使用來衡量它如何變成用於下一代之母體的可能性。更高之適合度意指選擇的可能性 較大。在此範例中，30%之族群變成用於下一代之母體。(當然，變成用於下一代的母體之族群比例可如期望地調整/選擇)。然後，藉由選擇兩個隨機的母體並對其染色體施行交換來創建每一個子體。圖4顯示使用於本揭示內容之示範性實施例的交換技術之範例400。如圖4中所顯示，藉由從兩個母體的其中一者隨機地選擇每一個子體位來施行均勻之交換。其他技術、如同單點或兩點交換係亦可能的。單點交換可為藉由選擇隨機之索引及拼接在索引之前的母體1's值與於索引之後的母體2's值來作成。
接下來，作為基因演算法之一部分，例如藉由給與每一個子體染色體位，隨機突變應用小概率的倒置其值。然後，每一個子染色體已測量其適合度，並重複此過程直至終止。
在音頻應用中，調校總共七個參數EQ頻帶是合理的，例如，如於本揭示內容之較佳實施例中所使用。但是，對於示範性實施例中所使用的敘述過程之開始，僅只初始調校兩個PEQs頻帶。音頻EQ適應性演算法的此特徵利用較小族群將需要較少計算之事實。然後，在固定的代數之後，增加額外的頻帶(或多數個頻帶)，直至最終包括所有七個頻帶。這樣做是於較少之總代數中獲得更可靠的結果。雖然參考七個參數頻帶，但可在其他實施例或應用中使用不同數量之此類頻帶。圖5係標繪圖500，顯示按照本揭示內容的示範性實施例之來自最佳當前解決方案的三個最大誤差峰值之識別範例。
當加入新的PEQ頻帶時，新的染色體位被賦予如下計算之初始值。如圖5中所顯示，由當前最佳解決方案識別具有最大誤差的三個峰值(亦即最大誤差峰值)。計算PEQ參數，此等PEQ參數提供狹窄(高Q值；Q係中心頻率與頻寬之比值)之對應增益，其將在那些點之誤差驅動至零。此特定應用的修改允許每一個導入之音頻EQ頻帶於適應性開始之前降低染色體適合度。因此，當與先前技術領域相比時，它使PEQ參數的適應性--及因此使用於所給與之特定音頻系統的適應性之IIR濾波器值--能夠遠較更快地收斂至合適的解決方案。隨著時間 之推移加入EQ頻帶與所加入頻帶的基於適合度之初始化的組合提供一種方法，以改進基因演算法在音頻EQ應用中之有效性及效率，使給定音頻系統設計成適於給定的房間或位置。
三組參數之其中一組係附加至每一個子體。當演算法重新開始時，新的PEQ頻帶係自由地自行演化。此工作方式使用來加快演化過程，而不是等待隨機地找到合適之值。
圖6係圖解600，顯示加入新的PEQ頻帶。圖6說明加入新的PEQ頻帶，在此P是族群大小，且M是當前正在調校之PEQ頻帶的數目。M小於所實施之EQ中可用的頻帶之數目。
當計算染色體的適合度值時，此等位元轉換為它們之頻率、增益、及Q值。當它們從其二進位值轉換回它們的參數值時，將它們處理為格雷(Gray)編碼值。格雷碼(格雷編碼)較佳為使用來使演化更平滑及快速。在格雷碼中，一序列中之下一值總是可藉由僅只改變單一位元來達到(與二進位編碼相反)。
Figure 110137839-A0305-02-0008-2
於4位元的範例中，對於7之二進位值是0111，且對於8的二進位值是1000。用格雷碼，對於7之值是0100，且對於8是1100。如果增益值需要從7略微演化至最接近8的值，它將需要同時翻轉二進位中之所有4個位元，但在格雷碼中僅只翻轉單一位元。以二進位碼，試圖由7演化至8，適應性將傾向於變得卡住。以格雷編碼，更接近的值更易於經過突變達到。對PEQ參數進行格雷編碼提供一手段，以當根據本揭示內容應用至音頻EQ應用時，對於基因演算法使用較少之迭代、及較小族群規模達到令人滿意的解決方案。
一旦所有需要之頻帶已被加入且當達到演算法的性能指標或終止標準，例如，要麼已處理固定之代數、要麼當達成目標MSE時，此演算法就會終止或完成(或可被視為已終止或完成)。由此產生的PEQ參數(在終止之後由演算法返回)據此對最初獲得系統脈衝響應的特定房間進行最佳化或調節。
圖7係示範性之方法/演算法700的箱式流程圖，用於利用基因演算法工作方式適於給定音頻系統之IIR濾波器，以為使用此系統的給定房間或另一聽覺環境在系統輸出之整個範圍上實施音頻系統的理想EQ響應。亦可被認為是一種演算法之方法700包括獲得特定音頻系統在用於特定房間的系統輸出之整個範圍內的系統脈衝響應，如在步驟702所顯示。脈衝響應可轉換為頻率響應，如於步驟704所顯示。頻率響應可與用於音頻系統之目標頻率響應比較，如在步驟706所顯示。基於頻率響應與目標頻率響應的比較，可得出在系統輸出之整個範圍上用於此系統的理想EQ響應，如在步驟708所顯示。
持續方法700之敘述，可實施基於基因的適應性演算法，此演算法創建一染色體族群，在此每一個染色體是代表PEQ參數之編碼組的二進位數字，如於步驟710所顯示。可施行基於適合度之濾波器初始化，如在步驟712所顯示。可逐步加入新的頻帶，如於步驟714所顯示。在已滿足性能指標或終止標準之後，可從演算法返回或獲得一組參數化EQ頻帶參數，其中此組參數化EQ頻 帶參數密切或最密切地匹配此理想EQ響應，並設計成適於特定的房間，如在步驟716所顯示。
子頻帶工作方式。本揭示內容之另一態樣是針對用於橫越系統麥克風的帶寬調整音頻系統之EQ響應、同時橫越系統的剩餘帶寬保留工廠校準之EQ響應的方法/演算法。對於此工作方式，下面相對於圖8-10敘述及顯示個別步驟之細節，且下面相對於圖11提供對應的更高一級之演算法的細節。
如先前所述，電視之音頻特性可在工廠調校，以給與額定標準化房間用的最佳性能，但當放置於家庭或另一建築物中時，任何給定之現實世界中使用電視的房間之聲學環境可改變電視的頻譜特性及發聲清晰度。對特定房間調校此電視可大大地改善其性能。
當使用者(例如，"消費者"或"買家")對電視施行在家調校時，可用於遙控器或電視中之麥克風典型具有比電視的揚聲器更狹窄之帶寬。因此，揚聲器的全帶寬不能藉由麥克風所測量。在此案例中，僅只調校可藉由麥克風記錄的EQ之帶寬係可期望或有利的。本揭示內容之實施例根據如下文所述的演算法(包括變型)來操作，此演算法橫越(其)麥克風之帶寬調整音頻系統的EQ，同時橫越剩餘帶寬保留工廠校準之EQ響應。因此，最初於工廠調校的同一等化器可在家庭中共享用於最佳化之揚聲器至房間(揚聲器/房間)響應EQ，而不必專門用於家庭中之調整的額外濾波器。
因此，用於示範性實施例，音頻系統之特定房間調校、例如電視之調校可藉由遵循指導性程序來完成。此程序可使用電視、遙控器、或智慧手機中內置的麥克風來記錄經過電視之揚聲器所播放的刺激信號。用於遙控器或智慧手機，消費者較佳係將遙控器放置在一個以上之聽眾位置中，以施行錄音。一旦以此方式獲得揚聲器的頻率響應，該響應可使用於推導理想之EQ響應，其等化音頻系統(例如電視)的整體響應以匹配目標響應。由於僅只位在麥克風帶寬內之測量頻率響應部分係可用的(於此情況下)，因此，由此測量所推導之理想EQ 響應係與電視的工廠EQ響應拼接，以為此系統創建完全理想化之EQ響應，這是調節或設計成適於特定房間。
在拼接之前的最初步驟係匹配兩個響應之等級。所測量響應的絕對等級將取決於麥克風位置及麥克風靈敏度與揚聲器音量中之變動而有很大不同。為了補償，移位理想的EQ響應在麥克風帶寬上之平均等級，以匹配工廠EQ響應於相同帶寬上的平均等級。
在麥克風之帶寬上，拼接後的響應係等同於從家庭(室內)測量中得出之理想EQ響應(或基本上如此)。就在麥克風的帶寬之外側有兩個過渡區域，此兩個過渡區域係半倍頻程寬或大約如此。於計算那些區域中的理想等化器響應中，拼接之響應由所測量的響應過渡(例如，線性過渡)至工廠EQ響應。圖8係標繪圖800，顯示按照本揭示內容之示範性實施例的拼接目標響應之範例。
Figure 110137839-A0305-02-0011-3
方程式1：半倍頻程解決方案，在此H1係低過渡區域中的拼接響應，f1係麥克風帶寬之下端，Hmeas係基於測量的理想EQ響應，且Hfac係經工廠校準之EQ響應。
Figure 110137839-A0305-02-0011-4
方程式2：半倍頻程解決方案，在此H2係上過渡區域中的拼接響應，f2係麥克風帶寬之上端，Hmeas係基於測量的理想EQ響應，且Hfac係經工廠校準之EQ響應。
圖9係標繪圖900，顯示按照本揭示內容的示範性實施例用於8kHz採樣率之具有陡峭滾落的揚聲器響應範例。在某些案例中，麥克風之響應 於其額定帶寬之外急劇下降。這可因為錄音是在低採樣率下作成而發生，如圖9中所顯示。這可使過渡區中的理想EQ響應具有尖銳峰值，使過渡區當使用上述方法時具有不期望之響應。
用於此案例，較佳係對於上過渡區域使用另一公式(EQ.3)。此理想EQ響應在麥克風帶寬邊緣的值(Hmeas(f2))係使用作對橫越此區域之線性過渡的Hmeas貢獻，而不是H(f)。此公式給與更平滑之過渡區域，並消除源自揚聲器響應中的陡峭滾落之理想EQ響應中的大峰值之貢獻。圖10係標繪圖1000，顯示按照本揭示內容的示範性實施例之用於陡峭滾落的修改後之上過渡區域的範例。
Figure 110137839-A0305-02-0012-5
方程式3：半倍頻程解決方案，在此H2mod係上過渡區域中之修改後拼接響應，f2係麥克風帶寬的上端，Hmeas係基於測量之理想EQ響應，且Hfac係經工廠校準之EQ響應。
一旦所測量的響應及工廠響應拼接在一起，根據本揭示內容之自動EQ演算法(例如，如上文對圖1-7所述的基於基因之演算法)可持續進行或使用於找出用於PEQ參數的最佳解決方案。用於PEQ之初始值可為例如工廠PEQ參數或可被隨機地選擇。其結果是，電視的揚聲器響應在麥克風之帶寬上對房間進行調校，但於其外側保留工廠EQ響應。
圖11係調整橫越系統麥克風帶寬的音頻系統之EQ響應、同時保留橫越此系統的剩餘帶寬之工廠校準的EQ響應之示範性方法1100的箱式流程圖。亦可被視為一種演算法之方法1100包括一項步驟，其中所測量的子頻帶(例如，對應於系統麥克風)之理想響應可拼接成音頻系統的業已預先校準之響應，如在步驟1102所顯示。可於拼接響應的任一側面上界定過渡區域，如在步驟1104所顯示。拼接響應之程度可使用統計技術來與業已校準之響應匹配，如於步驟 1106所顯示。可使用基因演算法為特定房間用的音頻系統決定用於此組合(插入初始之拼接響應)的PEQ參數用之最佳解決方案，如在步驟1108所顯示。
圖12係示範電腦系統1200的示意圖，此系統可施行所有或至少一部分之處理，例如本文所述的演算法及方法中之步驟及/或解決方程式EQS.1-3。電腦系統1200包括處理器1202、揮發性記憶體1204、非揮發性記憶體1006(例如，硬碟)、輸出裝置1207及使用者輸入或介面(UI)1208、例如圖形使用者介面(GUI)、滑鼠、鍵盤、顯示器、或任何共同使用者介面等。非揮發性記憶體(非暫時性儲存媒體)1206儲存電腦指令1212(又稱為機器可讀指令或電腦可讀指令)，如軟體(電腦程式產品)、作業系統1216及資料1218。於一範例中，電腦指令1212係藉由處理器1202從(由)揮發性記憶體1204執行。在一實施例中，物品1220(例如，儲存裝置或媒體、如同硬碟、光碟、磁性儲存帶、光儲存帶、快閃記憶體驅動器等)包括或儲存非暫時性電腦可讀指令。
處理可於硬體、軟體、或此兩者的組合中實施。處理能在可程式化電腦/機器上執行之電腦程式中實施，每一個電腦/機器包括處理器、儲存媒體、或另一可藉由處理器讀取的製造物品(包括揮發性及非揮發性記憶體及/或儲存元件)，且可選地包括至少一個輸入裝置、及一個以上之輸出裝置。程式碼可應用至使用輸入裝置或輸入連接件(例如，埠或匯流排)所輸入的資料，以施行處理並生成輸出資訊。
系統1200可至少部分地經由電腦程式產品(例如，於機器可讀儲存裝置中)施行處理，用於藉由資料處理設備(例如，可程式化處理器、電腦、或多台電腦)執行、或控制其操作。每一個此程式可在高級程序或面向物件之程式語言中實施，以與電腦系統通訊。然而，此等程式能以組合或機器語言來實施。此語言可為編譯語言或解譯語言，且它能以任何形式部署，包括作為獨立程式或作為模組、部件、副程式、或另一適合用於在計算環境中使用的單元。電腦程式可部署來於一位址、或分佈橫越多數個位址上在一台電腦上、或在多台電 腦上執行，並藉由通訊網路相互連接。電腦程式可儲存於儲存媒體或裝置(例如，CD-ROM、硬碟、或磁性軟碟)上，當藉由電腦讀取儲存媒體或裝置時，此儲存媒體或裝置可藉由用於配置及操作電腦之普通或特殊用途的可程式化電腦所讀取。處理亦可作為機器可讀儲存媒體來實施，配置有電腦程式，在此於執行時，電腦程式中之指令造成電腦操作。
處理可藉由執行一個以上的電腦程式之一個以上的可程式化處理器來施行，以施行此系統之功能。此系統的全部或部分可實施作為特殊用途的邏輯電路系統(例如，FPGA(場可程式化閘極陣列)及/或ASIC(特定應用積體電路))。
示範性實施例：在下面之已編號的條項中敘述示範性實施例。
條項1：一種用於為特定房間調節音頻等化器(EQ)之IIR濾波器的系統，此系統包括：記憶體，包含電腦可執行指令；及處理器，耦接至記憶體並可操作以執行電腦可執行指令，此等電腦可執行指令造成處理器施行操作，包含：(a)獲得用於特定房間之特定音頻系統的系統脈衝響應；(b)將脈衝響應轉換為頻率響應；(c)將頻率響應與用於音頻系統之目標頻率響應進行比較；(d)基於頻率響應與目標頻率響應的比較，得出用於此系統之理想EQ響應；(e)實施基於基因的適應性演算法，創建一族群之染色體，在此每一個染色體係代表一組編碼的PEQ參數之二進位數字；(f)施行基於適合度的濾波器初始化；(g)逐步導入新的頻帶；及(h)在已滿足性能指標之後產生一組參數化EQ頻帶參數，其中此組參數化EQ頻帶參數設計成適於特定房間。
條項2：條項1的系統，其中施行基於適合度之濾波器初始化包括基於加權的頻帶實施適合度計算。
條項3：條項1的系統，其中施行基於適合度之濾波器初始化包括基於在當前最大誤差峰值的高Q實作之濾波器初始化。
條項4：條項1的系統，其中處理器進一步施行操作，包含使用基因演化用之格雷編碼的PEQ參數。
條項5：一種使EQ響應之測量子頻帶設計成適於特定房間用的音頻系統之音頻等化器(EQ)的業已校準之EQ響應的方法，此方法包括：(a)藉由將所測量之子頻帶的理想響應拼接成業已預校準之響應來創建EQ目標；(b)在所拼接響應的任一側面上界定過渡區域；及(c)使用統計技術來匹配此拼接響應之程度與業已校準的響應。
條項6：條項5的方法，更包括使用基於基因之適應性演算法。
條項7：條項5的方法，其中此統計技術係平均值計算。
條項8：條項5的方法，其中在過渡區域計算中，於所測量之響應與業已計算的響應之間存在線性變化。
條項9：條項5的方法，其中於過渡區域計算中所使用之測量響應係恒定值，以避免藉由測量系統中的頻帶外滾落所造成之拼接響應中的尖峰。
條項10：條項5的方法，其中此過渡區域之寬度為半倍頻程。
條項11：一種為特定房間調節音頻等化器(EQ)之IIR濾波器的方法，此方法包括：(a)獲得系統脈衝響應；(b)將脈衝響應轉換為頻率響應；(c)實施基於基因之適應性演算法，創建一染色體族群，在此每一個染色體係代表一組編碼的PEQ參數之二進位數字；(d)對於基於基因的適應性演算法，實施初始濾波器之非隨機放置；(e)逐步導入新的頻帶；及(f)藉由將測量之子頻帶的理想響應拼接成業已預校準之響應來創建EQ目標。
條項12：條項11的方法，更包括在所拼接響應之任一側面上界定過渡區域。
條項13：條項11的方法，更包括使用統計技術來匹配此拼接響應之程度與預校準的響應。
條項14：一種電腦可讀之非暫態儲存媒體(或，電腦程式產品)，包括指令，當藉由電腦執行這些指令時造成電腦進行條項5及/或如條項1-13任一項所列舉的方法之步驟。
條項15：一種電腦可讀之非暫態儲存媒體(或，電腦程式產品)，包括指令，當藉由電腦執行這些指令時造成電腦進行條項11及/或如條項1-13任一項所列舉的方法之步驟。
因此，本發明主題的實施例可相對先前技術領域提供好處。此等好處可包括、但不限於使現成之音頻系統、如同高端電視中的音頻系統設計成適於已知、特定之房間或另一物理位置，而呈現出具有一組聲學性質的特定或獨特之聽覺環境。
上面參考相關附圖敘述所要保護的概念、系統、裝置、結構、及技術之諸多實施例。在不脫離所敘述的概念、系統、裝置、結構、及技術之範圍的情況下，可設計出替代性實施例。值得注意的是，諸多連接及位置關係(例如，在...上、低於、鄰接等)可使用於敘述此說明書及附圖中之元件。除非另有規定，這些連接及/或位置關係可為直接或間接的，且所敘述之概念、系統、裝置、結構、及技術係不意欲在這方面加以限制。因此，實體的耦接可意指直接或間接耦接，且諸實體之間的位置關係可為直接或間接之位置關係。
作為間接位置關係的範例，將元件"A"定位於元件"B"之上可包括一個以上的中間元件(例如元件"C")位於元件"A"與元件"B"之間的情況，只要元件"A"及"B"之相關特徵和功能性未藉由中間元件所實質地改變。
另外，以下的定義及縮寫應使用於請求項及說明書之解釋。"包含(comprise)"、"包含(comprises)"、"包含(comprising)"、"包括(include)"、"包括(includes)"、"包括(including)"、"具有(have)"、"具有(having)"、"含有(contains)"或"含有(containing)"等詞、或任何另一變型都意欲涵蓋非排他性的涵括。例如，包含元件清單之設備、方法、組成物、混合物、或物品不一定僅只受限於那些 元件，還可以包括未明確地列出或此設備、方法、組成物、混合物、或物品所固有的其他元件。
此外，"示範性"一詞係意指"作為範例、實例或說明"。任何敘述為"示範性"之實施例或設計不一定被理解為比其他實施例或設計較佳或有利的。"一個以上"及"至少一個"等詞指示大於或等於1之任何整數，亦即，一個、兩個、三個、四個等。"複數個"一詞指示大於1的任何整數。"連接"一詞可包括間接"連接"及直接"連接"。
本說明書中提及之"諸多實施例"、"一個實施例"、"實施例"、"示範實施例"、"範例"、"實例"、"態樣"等指示所敘述的實施例可包括特定之特徵、結構、或特性，但每一個實施例可能或未能包括此特定的特徵、結構、或特性。再者，此片語不一定意指同一實施例。再者，當與一實施例有關地敘述特定之特徵、結構、或特性時，無論是否明確地敘述，它都可能影響其他實施例中的此特徵、結構、或特性。
包括、但不限於"上"、"下"、"右"、"左"、"垂直"、"水平"、"頂部"、"底部"等詞、及那些術語之衍生詞的相對或位置性術語有關所敘述之結構及方法，如與在附圖中有關的。"覆蓋"、"在頂部"、"於頂部上"或"定位在頂部上"等詞意指第一元件、如同第一結構存在於第二元件、如同第二結構上，在此中介元件、如同介面結構可為存在於第一元件與第二元件之間。"直接接觸"一詞意指如同第一結構的第一元件、及如同第二結構之第二元件係在沒有任何中間元件的情況下連接。
於請求項中使用如同"第一"、"第二"、"第三"等順序術語來修飾請求項元件本身並不意味著一請求項元件相對另一請求項元件之任何優先權、優先性、或順序，或施行一方法的行為在於時間上之順序，而僅只使用作為標籤來區別具有某種名稱的一請求項元件與具有相同名稱(但使用順序術語)之另一元件，以區別此等請求項元件。
"大約"及"約"等詞可使用於意指在一些實施例中的目標值之±20%內、於一些實施例中的目標值之正負(±)10%內、在一些實施例中的目標值之±5%內、及又於一些實施例中的目標值之±2%內。"大約"及"約"等詞可包括目標值。"實質上等於"一詞可使用於意指在一些實施例中彼此於±20%內、在一些實施例中彼此於±10%內、在一些實施例中彼此於±5%內、及又在一些實施例中彼此於±2%內的值。
"實質上"一詞可使用於意指在一些實施例中於比較測量的±20%內、在一些實施例中於±10%內、在一些實施例中於±5%內、及又在一些實施例中於±2%內之值。例如，"實質上"垂直於第二方向的第一方向可意指在一些實施例中與第二方向成90°角之±20%內、於一些實施例中與第二方向成90°角的±10%內、在一些實施例中與第二方向成90°角之±5%內、及又於一些實施例中與第二方向成90°角的±2%內之第一方向。
所揭示的主題在其應用中並不局限於以下敘述中所提出或在附圖中所說明之結構細節及部件的配置。所揭示之主題能夠有其他實施例，且能夠以諸多方式實踐及進行。
再者，本專利中所使用的措辭及術語是為了敘述之目的，且不應被視為限制性。因此，基於本揭示內容之概念可很輕易地利用作為用於設計其他結構、方法及系統的基礎，用於進行所揭示主題之數個目的。因此，請求項應被視為包括此類等效結構，只要它們未偏離所揭示主題之精神及範圍。
儘管在上述示範性實施例中已敘述及說明所揭示的主題，但本揭示內容僅只是以舉例之方式作成。因此，於未偏離所揭示的主題之精神及範圍的情況下，可作成所揭示之主題的實作之細節中的許多改變。
因此，本專利之範圍不應局限於所敘述的實作，反之應僅受以下請求項之精神及範圍所限制。
本專利中所引用的所有公告及參考文獻都明確地全部以引用之方式併入本文中。本申請案主張美國臨時申請案第63/089,929號、標題為"用於自動等化器的基於基因之演算法"(2020年10月9日提交)的優先權及利益，其全部以引用之方式併入本文中。
300:範例

Claims (15)

  1. 一種用於為一特定房間調節一音頻等化器(EQ)之無限脈衝響應(IIR)濾波器的系統，該系統包含：一記憶體，包含電腦可執行指令；及一處理器，耦接至該記憶體並可操作以執行該等電腦可執行指令，該等電腦可執行指令造成該處理器施行操作，包含：a.獲得用於該特定房間之一特定音頻系統的系統脈衝響應；b.將該系統脈衝響應轉換為一頻率響應；c.將該頻率響應與用於該特定音頻系統之一目標頻率響應進行比較；d.基於該頻率響應與該目標頻率響應的比較，得出用於該特定音頻系統之理想EQ響應；e.實施一基於基因的適應性演算法，創建一族群之染色體，在此每一個染色體係代表一組編碼的參數化EQ(PEQ)參數之二進位數字；f.施行基於適合度的濾波器初始化；g.逐步導入新的頻帶；及h.在已滿足性能指標之後產生一組參數化EQ頻帶參數，其中該組參數化EQ頻帶參數設計成適於該特定房間。
  2. 如請求項1的系統，其中施行基於適合度之濾波器初始化包括基於加權的頻帶實施一適合度計算。
  3. 如請求項1的系統，其中施行一基於適合度之濾波器初始化包括一基於在該當前最大誤差峰值的高Q實作之濾波器初始化，及Q係中心頻率與頻寬之比值。
  4. 如請求項1的系統，其中該處理器進一步施行操作，包含使用基因演化用之格雷編碼的PEQ參數。
  5. 一種使一EQ響應之一測量子頻帶設計成適於一特定房間用的音頻系統之音頻等化器(EQ)的業已校準之EQ響應的方法，該方法包含：a.藉由將一所測量之子頻帶的理想響應拼接成該業已校準之EQ響應來創建一EQ目標；b.在已拼接該理想響應的任一側面上界定過渡區域；及c.使用統計技術來匹配已拼接該理想響應之程度與該業已校準之EQ響應。
  6. 如請求項5的方法，更包含使用一基於基因之適應性演算法。
  7. 如請求項5的方法，其中該統計技術係一平均值計算。
  8. 如請求項5的方法，其中在計算該過渡區域中，於該測量之響應與該業已校準之EQ響應之間存在一線性變化。
  9. 如請求項5的方法，其中在計算該過渡區域中所使用之測量響應係一恒定值，以避免藉由該音頻系統中的頻帶外滾落所造成之拼接響應中的尖峰。
  10. 如請求項5的方法，其中該過渡區域之寬度為半倍頻程(one-half octave)。
  11. 一種為特定房間調節音頻等化器(EQ)之IIR濾波器的方法，該方法包括：a.獲得系統脈衝響應；b.將該系統脈衝響應轉換為一頻率響應；c.實施一基於基因之適應性演算法，創建一染色體族群，在此每一個染色體係代表一組編碼的參數化EQ(PEQ)參數之二進位數字；d.對於該基於基因的適應性演算法，實施初始濾波器之一非隨機放置；e.逐步導入新的頻帶；及 f.藉由將一測量之子頻帶的理想響應拼接成一業已預校準之響應來創建一EQ目標。
  12. 如請求項11的方法，更包含在已拼接該理想響應之任一側面上界定過渡區域。
  13. 如請求項11的方法，更包含使用統計技術來匹配已拼接該理想響應之程度與該業已預校準之響應。
  14. 一種電腦可讀之非暫態儲存媒體(或電腦程式產品)，包括指令，當藉由電腦執行該等指令時造成該電腦進行請求項5的方法之步驟。
  15. 一種電腦可讀之非暫態儲存媒體(或電腦程式產品)，包括指令，當藉由電腦執行該等指令時造成該電腦進行請求項11的方法之步驟。
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