專利名稱：測試裝置、測試方法和計算機程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測試裝置、為聲學(xué)校正進行聲學(xué)測試的測試方法，以及由測試裝置執(zhí)行的計算機程序。
背景技術(shù)：
當聽者收聽由多通道聲頻系統(tǒng)通過多個揚聲器播放的聲頻信號時，聲音的聲場隨聽音室結(jié)構(gòu)的變化而改變，平衡和音質(zhì)隨聽音室結(jié)構(gòu)這樣的收聽環(huán)境和每個聽者相對于揚聲器的收聽位置而改變。取決于收聽環(huán)境，在收聽位置的聽者無法在某些聲場中聽到來自揚聲器的聲音。
在汽車車廂中會發(fā)生這樣的問題。由于聽者的收聽位置通常局限于汽車車廂的座位位置，因此在每個揚聲器與聽者之間允許的距離一般局限在某個范圍內(nèi)。在這樣的環(huán)境中，由于來自揚聲器聲音的到達時間的時差，聲場的平衡明顯遭到破壞。汽車車廂是一個相對小的封閉空間，反射的聲音在以復(fù)雜的方式混雜之后到達聽者，因而擾亂了所需聲場。對揚聲器安裝位置的限制很少使聲音能夠直接到達聽者的耳朵。這個因素引起音質(zhì)的變化，從而顯著地影響了聲場。
一種已知的聲學(xué)校正技術(shù)產(chǎn)生盡可能忠實于聲頻系統(tǒng)收聽環(huán)境下的原始聲源的聲場。對將從揚聲器輸出的聲頻信號執(zhí)行預(yù)定的信號處理。例如，調(diào)整延遲時間以校正聲音到達聽者耳朵之間的時差。而且，執(zhí)行均衡校正，校正到達聽者耳朵的聲音在音質(zhì)和聲音收聽電平方面的變化。
為了有效地進行聲學(xué)校正，聲頻系統(tǒng)最好執(zhí)行自動調(diào)整，而不是依賴于聽者聽覺進行手動調(diào)整。
聲學(xué)校正裝置測量收聽環(huán)境的聲學(xué)特性，并且對聲頻系統(tǒng)的聲頻輸出線路上的聲學(xué)校正設(shè)置信號處理參數(shù)。如果根據(jù)所設(shè)置的參數(shù)處理過的聲頻信號從揚聲器輸出，則可以在自適應(yīng)地對收聽環(huán)境進行校正的出色聲場中欣賞聲音，而不需要聽者進行手動聲學(xué)調(diào)整。
下面以例如在日本未審查的專利申請公布號No.2001-346299中所揭示的方式測量聲學(xué)特性。將話筒放在對應(yīng)于聽者耳朵位置的收聽位置。聲學(xué)校正裝置使揚聲器輸出測試聲音，由話筒拾取所輸出的測試聲音，并且對所拾取的測試聲音進行取樣。聲學(xué)校正裝置根據(jù)在所取樣的聲音上執(zhí)行的頻率分析處理的結(jié)果確定聲學(xué)校正的信號處理參數(shù)。
通常使用粉紅噪聲來測量測試聲音。在測試期間，聽者聽到噪聲。這種噪聲對于聽者絕非是一種舒適的聲音。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個方面，測試裝置包括根據(jù)等于用2的冪表示的預(yù)定樣本數(shù)的最小輸出單位輸出作為測試聲源的聲音元素的輸出裝置，其中基于一個正弦波的特定頻率分量獲得該聲音元素，且該正弦波周期的整數(shù)倍與預(yù)定樣本數(shù)匹配，根據(jù)等于樣本數(shù)的最小取樣單位以預(yù)定的定時，對作為捕捉空間中聲音的結(jié)果而獲得的聲頻信號進行取樣的取樣裝置，以及獲得以來自分析結(jié)果的預(yù)定測試項衡量的測試結(jié)果的測試裝置，這樣的分析結(jié)果是通過對取樣裝置取樣的聲頻信號執(zhí)行預(yù)定的頻率分析而獲得的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種測試方法包括下列步驟根據(jù)等于用2的冪表示的預(yù)定樣本數(shù)的最小輸出單元輸出作為測試聲源的聲音元素，其中，基于一個正弦波的特定頻率分量獲得該聲音元素且，該正弦波周期的整數(shù)倍與預(yù)定的樣本數(shù)匹配，根據(jù)等于樣本數(shù)的最小取樣單位以預(yù)定的定時對作為捕捉空間中聲音的結(jié)果而獲得的聲頻信號進行取樣，以及獲得以來自分析結(jié)果的預(yù)定測試項衡量的測試結(jié)果，所述分析結(jié)果是通過對在取樣步驟中取樣的聲頻信號執(zhí)行預(yù)定頻率分析而獲得的。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，一種計算機程序用于使測試裝置執(zhí)行一種測試方法，該測試方法包括根據(jù)等于用2的冪表示的預(yù)定樣本數(shù)的最小輸出單元輸出作為測試聲源的聲音元素，其中，基于一個正弦波的特定頻率分量獲得聲音元素，該正弦波周期的整數(shù)倍與預(yù)定的樣本數(shù)匹配，根據(jù)等于樣本數(shù)的最小取樣單位以預(yù)定的定時對作為捕捉空間中聲音的結(jié)果而獲得的聲頻信號進行取樣，以及獲得以來自在分析結(jié)果的預(yù)定測試項衡量的測試結(jié)果，所述分析結(jié)果是通過對在取樣步驟中取樣的聲頻信號執(zhí)行預(yù)定的頻率而獲得的。
測試聲音是正弦波，不同于粉紅噪聲。
作為測試聲音的正弦波的周期整數(shù)倍與用2的冪表示的預(yù)定樣本數(shù)匹配。取樣裝置根據(jù)作為樣本數(shù)的取樣單位對發(fā)送到空間中的測試聲音進行取樣。如果這樣取樣的信號處于理想狀態(tài)，在其中只包含所取樣的測試信號，則作為對所取樣的信號進行頻率分析的結(jié)果而獲得的振幅值理論上包含主瓣頻率，并且不產(chǎn)生旁瓣。這意味著，在實際頻率分析中的測試聲音信號之外，沒有必要在普通的未知信號列上設(shè)置窗口函數(shù)。
由于所聽見的測試聲音具有可以感覺到音調(diào)，且不同于粉紅噪聲，因此用戶免于聽到不舒適的聲音。由于不需要使用窗口函數(shù)進行處理，因此簡化了頻率分析處理。也相應(yīng)地簡化了涉及頻率分析的計算機程序，并且減少了用于頻率分析的硬件電路在規(guī)模上的擴大。實現(xiàn)高可靠的分析結(jié)果。基于可靠的頻率分析結(jié)果，執(zhí)行可靠的聲學(xué)測試。


圖1示出本發(fā)明的一個實施例中有關(guān)充當測試聲音的因素的聲音元素的概念；圖2示出聲音元素產(chǎn)生方法和選擇適于測試旋律的聲音元素的概念；圖3A和3B示出基于圖2的概念選擇的聲音元素的頻率特性；圖4示出在本發(fā)明的一個實施例中實際實現(xiàn)的聲音元素產(chǎn)生方法和選擇適于測試旋律的聲音元素的概念；圖5是定時圖，示出本發(fā)明的一個實施例中所測量的聲音輸出和取樣的基本順序；圖6是本發(fā)明的一個實施例中對響應(yīng)信號進行頻率分析的結(jié)果的圖表；圖7示出本發(fā)明的一個實施例中測試旋律的輸出模式。
圖8是根據(jù)圖7的測試旋律的輸出模式的聲音元素產(chǎn)生、聲音元素的輸出處理、分析和測試處理的流程圖；圖9是方框圖，示出本發(fā)明的一個實施例中包括聲學(xué)校正系統(tǒng)和視聽系統(tǒng)的總體集成；圖10是方框圖，示出本發(fā)明的一個實施例中的聲學(xué)校正系統(tǒng)；圖11是方框圖，示出在預(yù)測試處理塊中的測試聲音處理器中的實際信號輸出配置；圖12是方框圖，示出在預(yù)測試處理塊中的測試聲音處理器中的聲音元素生成處理；圖13示出序列數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)；以及圖14是方框圖，示出由控制器(微計算機)為預(yù)測試測量執(zhí)行的操作。
詳細說明下面參考

本發(fā)明的實施例。
本發(fā)明一個實施例的測試裝置應(yīng)用于校正由多通道聲頻系統(tǒng)再現(xiàn)的聲場的聲學(xué)校正裝置。因而在測試包括聲頻系統(tǒng)在內(nèi)的收聽環(huán)境的聲學(xué)特性的測試裝置中實現(xiàn)本發(fā)明。
該實施例的聲學(xué)校正裝置不是原來就包含在聲頻系統(tǒng)中的設(shè)備，而是添加到現(xiàn)有聲頻系統(tǒng)上的附加單元。對于現(xiàn)有的聲頻系統(tǒng)沒有特殊限制，只要現(xiàn)有的聲頻系統(tǒng)落在特定規(guī)范的范圍之內(nèi)即可。
如果要連接到聲學(xué)校正裝置的聲頻系統(tǒng)是未知的，則這個聲頻系統(tǒng)的多通道方案一般也是未知的。
該實施例的聲學(xué)校正裝置在測試之前的預(yù)測試階段先執(zhí)行預(yù)測試測量。在預(yù)測試測量期間，識別所連接的聲頻系統(tǒng)的通道配置(揚聲器配置)。根據(jù)預(yù)測試測量的結(jié)果，確定要在測試期間從每個通道的揚聲器輸出的信號電平。根據(jù)在測試中獲得的測試結(jié)果對在信號處理中的預(yù)定參數(shù)進行聲學(xué)校正。
在預(yù)測試測量中使用測試聲音。
下面參考圖1描述在本發(fā)明的一個實施例中所使用的測試聲音的概念。
根據(jù)本實施例，定義如圖1所示的基本正弦波?；菊也ㄊ歉鶕?jù)正弦波的一個周期匹配樣本數(shù)N的條件所確定的一個特殊的正弦波，其中N是由2的冪(即2n，其中n是自然數(shù))表示的。
樣本數(shù)N不限于任何值，只要樣本數(shù)N等于2的冪。為了便于說明，N是2的十二次方(即N＝4096)。
取樣頻率Fs是48kHz。在本實施例中定義的基本正弦波的頻率是48000/4096≌11.72Hz。這里，11.72Hz只是近似值，且為了便于說明，在后面的討論中將基本正弦波的頻率視為11.72Hz。
基于這個基本正弦波，如下獲得其它正弦波。
這里，對應(yīng)于基本正弦波的樣本數(shù)N(＝4096)的4096個樣本點按時間順序用t0至t4095來表示。根據(jù)基本正弦波的樣本點t0-t4095，收集樣本點t0，tm，t2m，...處的4096個樣本。如果它超過t4095，則樣本點循環(huán)地再次從t0開始。這樣，產(chǎn)生另一個正弦波。
如果m＝1，則在樣本點t0，t1，t2，t4，t6...處收集樣本，并且所得到的正弦波成為基本正弦波本身。如圖1所示，獲得一個正弦波，它的周期是基本正弦波周期的一半。換言之，所得到的正弦波在樣本數(shù)4096中具有兩個周期。
同樣，如果m＝3，則收集樣本點t0，t3，t6，t9，...，得到具有三個周期的正弦波(相對于基本正弦波)，如圖1所示。所得到的正弦波在樣本數(shù)4096中具有三個周期。
如果m＝4，則收集樣本點t0，t4，t8，t12，...，得到具有四個周期的正弦波(相對于基本正弦波)，如圖1所示。所得到的正弦波在樣本數(shù)4096中具有四個周期。
一般而言，按照變量m(m是整數(shù))，收集樣本點t0，tm，t2m，t3m，...，從而得到在樣本數(shù)N(＝4096)中具有m個周期的正弦波。
在下面的討論中，在樣本數(shù)N中具有m個周期的正弦波稱為“第m個正弦波”。因而m＝1的基本正弦波是第一個正弦波。在本實施例中，基本正弦波(m＝1)是11.72Hz，第二正弦波具有23.44(＝11.72×2)Hz的頻率，第三正弦波具有35.16(11.72×3)Hz的頻率，而第m個正弦波具有11.72×mHz的頻率。
如所知，當在數(shù)字信號處理器(DSP)或者中央處理單元(CPU)中安排輸入-輸出接口中的輸入-輸出緩沖器時或者當由DSP或者CPU執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)時，適合使用由2的冪代表的樣本數(shù)來處理數(shù)據(jù)。為此，將樣本數(shù)N設(shè)置為2的冪。
頻率分析，諸如FFT處理，在匹配由2的冪表示的樣本數(shù)N(＝4096)的基本正弦波的時間序列上進行的，以確定基本正弦波的振幅。振幅只在11.72Hz處具有值，如第m個正弦波的頻率，并且理論上在對數(shù)尺度上在其它頻率處為負無窮。換言之，如果11.72Hz的頻率是主瓣，則不產(chǎn)生由包含在主瓣中的頻率分量引起的旁瓣。
等于或者大于第二正弦波的第m個正弦波同樣如此。這是因為第m個正弦波周期的整數(shù)倍匹配樣本數(shù)N，如圖1所示。
由于在未知的信號列上以不產(chǎn)生旁瓣的方式執(zhí)行FFT處理，因此不再需要除矩形窗口之外的窗口函數(shù)處理。
根據(jù)本實施例，如基于第m個正弦波產(chǎn)生的“聲音元素”這樣的聲音信號被用作預(yù)測試測量的測試源聲音。換言之，如“聲音元素”這樣的聲音信號作為來自聲頻系統(tǒng)中揚聲器的測試聲音再現(xiàn)。當從揚聲器輸出測試聲音時，將話筒拾取的聲音信號作為FFT頻率分析處理中的響應(yīng)信號來進行取樣。如在第m個正弦波中，應(yīng)用于響應(yīng)信號的樣本數(shù)N和取樣頻率Fs分別是N＝4096和Fs＝48kHz。
如果輸出測試聲音，并且對所拾取的聲音進行取樣和分析，則不產(chǎn)生對應(yīng)于第m個正弦波的頻率的旁瓣。準確地測量作為響應(yīng)信號的測試信號的頻率。如果作為頻率分析的結(jié)果在除測試聲音以外的頻率中獲得了任何振幅，則將其解釋為意味著測量到收聽環(huán)境中的背景噪聲電平，因為不會產(chǎn)生對應(yīng)于第m個正弦波的頻率的旁瓣。不需要進行窗口函數(shù)的處理，就能清楚地區(qū)分作為測試聲音的頻率分量的振幅和作為除測試聲音以外背景環(huán)境的頻率分量的振幅。例如，通過測試聲音的振幅與背景噪聲的振幅的比較獲得預(yù)測試測量的測量結(jié)果。
在預(yù)測試測量中，聲頻系統(tǒng)中準備發(fā)出聲音的每個揚聲器輸出適當選擇的第m個正弦波的聲音元素作為測試聲音。拾取并對測試聲音取樣，以進行頻率分析。由于測試聲音在本實施例中是正弦波，因此對于人耳而言其音調(diào)與粉紅噪聲相比易于識別。根據(jù)本實施例，輸出第m個正弦波的聲音元素作為測試聲音，并且另外，按照時間和音調(diào)來組合基于第m個正弦波獲得的聲音元素(測試聲音)，因此人聽見的結(jié)果輸出是旋律。
用戶因而發(fā)現(xiàn)他自己聽到某個像旋律一樣的聲音，并且免于不舒服地聽到粉紅噪聲。因而增加了娛樂的效果。
為將有旋律的測試聲音作為第m個正弦波輸出，如下所述地在本實施例中產(chǎn)生聲音元素。
根據(jù)本實施例，獲得聲音元素，將其用作圖2中所示的有旋律的測試聲音。
如圖2所示，選擇m＝9至19作為第m個正弦波的變量“m”?？紤]到在人類聽覺區(qū)域內(nèi)易于聽見的頻率、所需音調(diào)的數(shù)量(取決于要產(chǎn)生的旋律、適于作為測試聲音的聲音元素的數(shù)量和測試聲音的聲音范圍來確定)和實際產(chǎn)生聲音元素的設(shè)備的性能，確定這個范圍。僅為了示例性的目的而描述了變量“m”的這個范圍，而其它范圍的“m”也是完全可以接受的。
從第m個正弦波獲得的頻率f是由下面的公式定義的f＝(48000/4096)×m×2k...(1)將k＝1時的頻率f定義為第9至第19個正弦波(m＝9至19)的每一個的基準聲音。如圖2所示，第九個正弦波(m＝9)的基準聲音為210.94Hz，第十個正弦波(m＝10)的基準聲音為234.38Hz，第十一個正弦波(m＝11)為257.81Hz，...，第十八個正弦波(m＝18)為421.88Hz，以及第十九個正弦波(m＝19)為455.31。
第k個諧波的頻率(k是等于或大于2的整數(shù)變量)對應(yīng)于如上定義的基準聲音。諧波k＝2，k＝3，k＝4，k＝5和k＝6的五個頻率f對應(yīng)于一個基準聲音。根據(jù)公式(1)，五個頻率f是頻率比基準聲音(k＝1)高(k-1)個八度的第k個諧波(在下文稱為八度諧波)。例如，就相應(yīng)于第九個正弦波(m＝9)的基準聲音頻率(210.94Hz)而言，k＝2的八度諧波的頻率為421.88Hz，k＝3的八度諧波的頻率為基準聲音頻率的四倍，即843.75Hz，...，以及k＝6的八度諧波的頻率為基準聲音頻率的32倍，即6750.00Hz。因而，這些頻率分別比基準聲音頻率高一個八度，二個八度，...，五個八度。
根據(jù)本實施例，在相對于基準聲音(k＝1)的預(yù)定關(guān)系中設(shè)置八度諧波(k＝2至6)的電平，并且通過合成來自基準聲音的八度諧波來產(chǎn)生一個聲音元素。
在聲學(xué)測量中使用的一個聲音元素不僅是由基準聲音(k＝1)的頻率分量構(gòu)成的，而且還由八度諧波的頻率分量構(gòu)成。通過設(shè)置頻率分量的電平關(guān)系，可以設(shè)置聲音元素的音色。由于將音色因素添加到作為旋律(即聲音元素組合)的測試聲音中，因此作為測試聲音輸出的聲音元素序列變得更加象音樂。
如果對基準聲音(k＝1)和八度諧波(k＝2至6)組成的聲音元素進行頻率分析，則可以檢測到包括基準聲音頻率和八度諧波(k＝2至6)的六個頻率的總和的振幅。當同時測量多個頻率時，在給定頻率范圍內(nèi)要測量的頻率數(shù)量增加，而且頻率的密度增加。有些揚聲器具有低谷的特點，即在特定的頻率范圍中聲級急劇下降。如果在這樣一個揚聲器中測試聲音的頻率落在低谷范圍內(nèi)，則作為分析的結(jié)果，觀測不到足夠的振幅。得不到可信的測試結(jié)果。由于測試聲音的聲音元素是根據(jù)本實施例通過同時合成不同的頻率分量而產(chǎn)生的，因此在低谷范圍之外觀測到的頻率分量具有足夠大的振幅，即使聲音元素的任何給定頻率分量落在低谷范圍內(nèi)。因而可以獲得可信的測試結(jié)果。
對于每個k≥2的八度諧波，周期的整數(shù)倍匹配樣本數(shù)N。具有其周期整數(shù)倍的波形匹配樣本數(shù)N的規(guī)則因而可以應(yīng)用于八度諧波。
要求基準聲音作為形成聲音元素的頻率分量的因素，但不必將所有五個落在圖2所示的2≤k≤6范圍內(nèi)的八度諧波都包括在聲音元素中。
該聲音元素包含十一個不同的音調(diào)，它們分別包含對應(yīng)于如圖2所示的階數(shù)m＝0至19的基準聲音。為使作為測試聲音的聲音元素輸出序列成為旋律，每個聲音元素的音調(diào)(頻率)具有對應(yīng)于給定平均律音階的音調(diào)差。
現(xiàn)在考慮十二音平均律。m＝19的基準聲音具有445.31Hz的頻率。如果設(shè)置445Hz為絕對項A的尺度標準，則對應(yīng)于階數(shù)m＝19的基準聲音為445.313Hz。由于兩個聲音之間的差很小，因此階數(shù)m為19的基準聲音可以被視為絕對項A。
如果使用對應(yīng)于階數(shù)m為19的、具有頻率為445.313Hz的基準聲音為項A，則列出落在這個尺度內(nèi)的基準聲音如下對應(yīng)于階數(shù)m＝10的基準聲音(234.38Hz)→A#對應(yīng)于階數(shù)m＝12的基準聲音(281.25Hz)→C#對應(yīng)于階數(shù)m＝15的基準聲音(251.56Hz)→F對應(yīng)于階數(shù)m＝16的基準聲音(375.00Hz)→F#對應(yīng)于階數(shù)m＝17的基準聲音(398.44Hz)→G對應(yīng)于階數(shù)m＝18的基準聲音(421.88Hz)→G#
如果將頻率445.313Hz視為項A，則A#的音調(diào)具有頻率235.896Hz，C#的音調(diào)具有頻率280.529Hz，F(xiàn)的音調(diào)具有頻率353.445Hz，F(xiàn)#的音調(diào)具有頻率396.728Hz，以及G的音調(diào)具有頻率420.319Hz，如作為圖2中平均律近似頻率列出的。對應(yīng)于階數(shù)m為10、12、15、16、17和18的基準聲音分別接近于音調(diào)A#、C#、F、F#、G和G#的平均律近似頻率。因而將這些基準聲音分別視為音調(diào)A#、C#、F、F#、G和G#的聲音。
如圖2所示，將基于對應(yīng)于階數(shù)m為10的基準聲音(234.38Hz)合成的八度諧波的頻率特性視為音調(diào)A#，將基于對應(yīng)于m為12的基準聲音(281.25Hz)合成的八度諧波的聲音元素視為音調(diào)C#，將基于對應(yīng)于m為15的基準聲音(351.56Hz)合成的八度諧波的聲音元素視為音調(diào)F，將基于對應(yīng)于m為16的基準聲音(375.00Hz)合成的八度諧波的聲音元素視為音調(diào)F#，將基于對應(yīng)于m為17的基準聲音(398.44Hz)合成的八度諧波的聲音元素視為音調(diào)TG，將基于對應(yīng)于m為18的基準聲音(421.88Hz)合成的八度諧波的聲音元素視為音調(diào)G#，以及將基于對應(yīng)于m為19的基準聲音(445.31Hz)合成的八度諧波的聲音元素視為音調(diào)A。
在輸出有旋律的測試聲音的應(yīng)用中，已經(jīng)認識到，由所選擇的聲音元素組成的音階在人類聽覺中是不和諧的。
圖3A和3B示出在參考圖2所述的方法中選擇的七個音調(diào)A#、C#、F、F#、G、G#和A的聲音元素的頻率特性。如在圖3中所示，42(＝7×6)個測試頻率實質(zhì)上均勻地分布在從對應(yīng)于音調(diào)A的基準聲音(k＝1)的235.896Hz(作為最低頻率分量)到對應(yīng)于音調(diào)A的八度諧波(k＝6)的14250.00Hz(作為最高頻率分量)的測試頻率范圍內(nèi)。這意味著在測試范圍內(nèi)出現(xiàn)的測試頻率的數(shù)量是必要且足夠的，以及測試頻率的出現(xiàn)并不局限在測試范圍中的特定區(qū)域。無論先前討論的揚聲器低谷如何，總能獲得穩(wěn)定和可靠的測試結(jié)果。
在本實施例中選擇聲音元素的方法基于先前參考圖2討論的技術(shù)。如先前參考圖2討論的，在十二音平均律中，僅使用六個落在大約一個八度內(nèi)的音調(diào)A#、F、F#、G、G#和A。能使用的音調(diào)數(shù)量最好盡可能多，以便使用聲音元素序列產(chǎn)生旋律作為測試聲音。
根據(jù)本實施例，實際上，使用圖4所示的技術(shù)(基于圖2的技術(shù))來確定可用于產(chǎn)生作為測試聲音的旋律的聲音元素。
將周期為圖1的基本正弦波的一半的正弦波定義為虛擬基波。如圖4中所示，定義基于虛擬正弦波的第m個正弦波的虛擬基準聲音。
用公式(2)表示基于第m個正弦波的頻率ff＝(48000/4096)×m×2(k-1)...(2)虛擬基準聲音具有通過在每個第m個正弦波中代入k＝0而獲得的頻率f。如前所述，通過代入k＝1而獲得的頻率變成基準聲音。在公式(2)中代入k＝0的情況下，虛擬基準聲音頻率為k＝1的基本正弦波頻率一半(2-1等于1/2)。
基于虛擬基準聲音，26個頻率候選分布在從對應(yīng)于m＝18的105.469Hz到對應(yīng)于m＝43的251.953Hz的范圍內(nèi)。
相對于每個虛擬基準聲音(k＝0)，八度諧波具有k＝1，k＝2，k＝3，k＝4，k＝5和k＝6的頻率。
虛擬基準聲音是對應(yīng)于具有圖1所示的原始基本正弦波兩倍波長的虛擬正弦波的第m個正弦波?；谔摂M基準聲音頻率的奇數(shù)階數(shù)正弦波(m為奇數(shù))周期的整數(shù)倍未能匹配樣本數(shù)N。k＝0的虛擬基準聲音基于具有原始基波兩倍波長的虛擬基波。在一個實際產(chǎn)生處理中，不使用虛擬正弦波的波形數(shù)據(jù)。虛擬基準聲音實際上不是從基本正弦波產(chǎn)生的。根據(jù)本實施例，虛擬基準聲音不能作為構(gòu)成實際聲音元素的因素。
實際上在每個m階數(shù)的正弦波處獲得k＝1或更高的八度諧波，將其作為聲音元素的因素。構(gòu)成聲音元素的實際基準聲音是來自k＝1至6的正弦波中的k＝1的基波的八度諧波。
將用作圖4所示的k＝1八度諧波的基準聲音列表與圖2所示的k＝1基準聲音列表比較。在圖4的列表中，將頻率為原始基本正弦波一半的虛擬基準聲音用作基礎(chǔ)。因而，除基于k＝1基準聲音的第m階數(shù)頻率之外，圖4的列表包括圖2的頻率之間存在的基準聲音。更具體地，落在預(yù)定測試范圍內(nèi)的基準聲音的數(shù)量幾乎為圖4中所示的兩倍。
在m＝38的基準聲音為445.31Hz的情況下，將絕對項中的音調(diào)A定義為445Hz。將圖4中所示的基準聲音頻率(k＝1)與A＝445Hz的平均律近似頻率相比，基準聲音頻率與由近似絕對項代表的音調(diào)按如下相互關(guān)聯(lián)
對應(yīng)于階數(shù)m＝19的基準聲音(222.656Hz)→A對應(yīng)于階數(shù)m＝20的基準聲音(235.896Hz)→A#對應(yīng)于階數(shù)m＝21的基準聲音(249.923Hz)→B對應(yīng)于階數(shù)m＝24的基準聲音(280.529Hz)→C#對應(yīng)于階數(shù)m＝27的基準聲音(314.883Hz)→D#對應(yīng)于階數(shù)m＝30的基準聲音(353.445Hz)→F對應(yīng)于階數(shù)m＝32的基準聲音(374.462Hz)→F#對應(yīng)于階數(shù)m＝34的基準聲音(396.728Hz)→G對應(yīng)于階數(shù)m＝36的基準聲音(420.319Hz)→G#對應(yīng)于階數(shù)m＝38的基準聲音(445.313Hz)→A對應(yīng)于階數(shù)m＝40的基準聲音(466.164Hz)→A#對應(yīng)于階數(shù)m＝42的基準聲音(493.883Hz)→B通過以此方式定義虛擬基準聲音，基于具有比虛擬基準聲音高一個八度的頻率的八度諧波的頻率，使用在十二音平均律中從低到高的12個音調(diào)A、A#、B、C#、D#、F、F#、G、G#、A、A#和B。因而與圖2的技術(shù)比較，用于旋律產(chǎn)生的聲音元素的音調(diào)數(shù)量增加。
如先前參考圖4所述，也可以通過基于在12音調(diào)的每一個中的k＝1基準聲音合成k＝2至6的八度諧波來產(chǎn)生單個聲音元素。
虛擬基準聲音是具有在公式(2)中代入k＝0的第m個正弦波的頻率的正弦波。在本發(fā)明的原理中，相對于圖4所示的基本正弦波的第m個正弦波，虛擬基準聲音不限于頻率為基波一半的正弦波。更具體地，虛擬基準聲音具有通過代入任何比0小的負自然數(shù)k而獲得的第m個正弦波的頻率。虛擬基準聲音(m＝1)的基準包含等于圖1所示的基本正弦波的1/2P的頻率(P是自然數(shù))。
圖5展示選擇作為旋律測試聲音的聲音元素的基本測試聲音輸出序列。
圖5所示的測試聲音輸出序列是用于將作為測試聲音的聲音元素輸出至聲頻信號輸出系統(tǒng)，以從揚聲器發(fā)出聲音元素的定時。
在周期t0-t3與周期t3-t6中，作為對應(yīng)于音調(diào)F的測試聲音的聲音元素連續(xù)輸出兩次。由于單個聲音元素包含匹配樣本數(shù)的、具有其周期整數(shù)倍的正弦波的頻率分量，因此單個聲音元素的輸出周期(周期t0-t3和t3-t6)也符合時間順序中的樣本數(shù)N。
在時刻t6處音調(diào)F的聲音元素輸出結(jié)束之后，對應(yīng)于音調(diào)A#的聲音元素在周期t6-t9和t9-t12中輸出兩次。
通過循環(huán)樣本數(shù)N的信號兩次來輸出單個基波的聲音元素。
在樣本數(shù)N＝4096和取樣頻率Fs＝48kHz的情況下，對應(yīng)于樣本數(shù)N的持續(xù)時間為4096/48000≌0.085(秒)。
從揚聲器發(fā)送到空中的聲音元素的聲音以圖5所示的拾取定時到達安排在拾取位置處的話筒。因而由話筒拾取到達的聲音。
將拾取定時與圖5所示的測試聲音輸出序列比較，表明在時刻t0之后延遲時間Td后的時刻t1處，話筒開始拾取在t0時刻作為測試聲音輸出的聲音元素。延遲時間Td包含由聲音元素輸入到聲頻信號輸出系統(tǒng)以便從揚聲器發(fā)出聲頻信號引起的系統(tǒng)延遲時間，及揚聲器與話筒之間的距離引起的空間傳播延遲時間。
如圖5所示，音調(diào)F的拾取定時在周期t1至t7中。從t1至t7的時長作為拾取周期，對應(yīng)于作為音調(diào)F的聲音元素的輸出周期t0至t6。從t1至t7的拾取周期被分成兩個周期段t1-t4和t4-t7。每一段都對應(yīng)于樣本數(shù)N。
音調(diào)A#的聲音元素的拾取定時落在從t7至t13的周期中。周期t7至t13也被分成兩段，即t7至t10及t10至t13.
為測量由話筒拾取的聲頻信號，對聲頻信號取樣，得到響應(yīng)信號中。在圖5中示出這樣的取樣定時。在周期t0至t6期間重復(fù)兩次以樣本數(shù)N輸出的、對應(yīng)于音調(diào)F的聲音元素，在時刻t2(在作為音調(diào)F的輸出開始時刻t0之后具有取樣延遲時間Tdrs)進行取樣。在時刻t2開始的取樣操作在時刻t5(在對應(yīng)于從時刻t2開始的樣本數(shù)N的時間過去之后)結(jié)束。換言之，根據(jù)樣本數(shù)N執(zhí)行取樣操作。在周期t2至t5中的定時落在周期t1至t7內(nèi)，在整個期間拾取對應(yīng)于音調(diào)F的聲音元素的聲頻。在周期t2至t5中的取樣操作中，從對應(yīng)于音調(diào)F的聲音元素獲得樣本數(shù)N的取樣數(shù)據(jù)。
如在音調(diào)F中，下一取樣定時在時刻t8(在從時刻t6起的取樣延遲時間Tdrs之后)，即在對應(yīng)于音調(diào)A#的聲音元素的輸出開始時刻開始。在時刻t11，完成樣本數(shù)N的取樣操作。從對應(yīng)于在周期t6至t12期間輸出的音調(diào)A#的聲音元素獲得樣本數(shù)N的取樣數(shù)據(jù)。
圖5中的取樣延遲時間對應(yīng)于從一個聲音元素的輸出開始到用于獲得該聲音元素的取樣數(shù)據(jù)的取樣周期開始的持續(xù)時間，并且因而確定取樣周期的定時。
設(shè)置取樣延遲時間Tdrs，以便只可靠地對要測試的聲音元素進行取樣。例如，如對于對應(yīng)于圖5的音調(diào)F的聲音元素，只有對應(yīng)于音調(diào)F的聲音元素在取樣周期t2至t5期間被可靠地取樣。因而設(shè)置取樣周期，使之可靠地落在周期t1至t7中，以便除目標聲音元素之外沒有其他聲音元素會被拾取。例如，當在時刻t1之前沒有測試聲音存在時，或者當不拾取對應(yīng)于在時刻t7之后要拾取的音調(diào)A#的聲音元素時，不執(zhí)行取樣操作。即使設(shè)置取樣周期t8至t11用于對應(yīng)于音調(diào)A#的聲音元素，也設(shè)置和對應(yīng)于音調(diào)F的聲音元素的對等部分相等的取樣延遲時間Tdrs。在周期t7至t13期間，拾取聲頻信號，并且只獲得對應(yīng)于音調(diào)A#的聲音元素作為目標。
實際上，通過在使用本實施例的聲學(xué)校正裝置的環(huán)境中估計預(yù)期的延遲時間Td來確定取樣延遲時間Tdrs。基于確定的延遲時間Td來設(shè)置取樣延遲時間Tdrs。例如，如果聲學(xué)校正裝置為汽車聲頻系統(tǒng)使用，則根據(jù)常見的汽車內(nèi)部環(huán)境來確定延遲時間Td。
在取樣周期t2-t5期間取樣的聲頻信號延伸跨過以t4處為邊界樣本數(shù)N的第一半和第二半，t4是樣本數(shù)N的連續(xù)點。由于取樣操作按樣本數(shù)N執(zhí)行，只獲得其整數(shù)倍周期匹配樣本數(shù)N的頻率分量作為取樣數(shù)據(jù)。換言之，頻率分析結(jié)果提供無旁瓣的主瓣頻率。如果在按樣本數(shù)N的取樣操作中對非目標聲音元素進行了取樣，則會帶來旁瓣。例如，如果在圖5從t2至t5的取樣周期中包括時刻t7，則使用第一半進行對應(yīng)于音調(diào)F的聲音元素的取樣，而使用第二半進行對應(yīng)于音調(diào)A#的聲音元素的取樣。
這表明聲音元素的輸出周期必須比對應(yīng)的取樣周期長。根據(jù)本實施例，每個聲音元素的輸出周期和取樣周期具有樣本數(shù)N作為時序中的最小單元。而且，上面提到的取樣周期與聲音元素的輸出周期之間的關(guān)系得到滿足。如果N×a表示取樣周期(″a″是自然數(shù))，則聲音元素的輸出周期成為Nx(a+b)(″b″是等于或大于1的自然數(shù))。
圖6展示當對根據(jù)圖5的過程取樣的響應(yīng)信號進行FFT頻率分析時獲得的帶寬特性。對僅由對應(yīng)于單一音調(diào)的聲音元素組成的單一聲音進行取樣和FFT分析。
當對單一聲音的聲音元素的目標測試聲音進行取樣和FFT分析時，可以得到基準聲音(k＝1)、第二個八度諧波(k＝2)、第三個八度諧波(k＝3)、第四個八度諧波(k＝4)、第五個八度諧波(k＝5)和第六個八度諧波(k＝6)的振幅值。
根據(jù)本實施例，輸出和拾取具有其整數(shù)倍周期匹配樣本數(shù)N的正弦波聲音元素的測試聲音，并且以樣本數(shù)N對所拾取的聲音元素的聲頻信號進行取樣。如果取樣的數(shù)據(jù)是僅由聲音元素組成的理想聲頻信號，則構(gòu)成聲音元素的目標測試頻率包含一個值作為主瓣，而沒有作為FFT頻率分析結(jié)果產(chǎn)生的旁瓣。
在圖6的FFT頻率分析實際結(jié)果中，在基準聲音和八度諧波每一個的目標測試頻率的兩側(cè)頻率處都檢測到振幅。如果對只有聲音元素的信號進行FFT頻率分析，則在構(gòu)成聲音元素的頻率之外的頻率處不一定存在振幅。在目標測試頻率之外的頻率處的振幅被認為是測試環(huán)境中的背景噪聲。如先前討論的，在不執(zhí)行窗口函數(shù)處理的情況下獲得分析結(jié)果。
基于圖6的分析結(jié)果，確定目標測試頻率的電平與在毗鄰頻率處的背景噪聲的電平之比。這里確定S/N比(信噪比)，其中″S″代表在目標測試頻率處具有振幅的信號，而″N″代表背景噪聲的振幅。
計算S/N比的技術(shù)不限于任何特定的技術(shù)，只要基于在目標測試頻率處的振幅和背景噪聲的振幅進行計算。例如，要與目標測試頻率電平比較的噪聲電平是在毗鄰于每個目標測試頻率的頻率中一個頻率處具有最高振幅的電平。如圖6所示，基準聲音具有振幅值L1。在毗鄰頻率處的背景噪聲包括比基準聲音低的頻率處的振幅L2a以及比基準聲音調(diào)的頻率處、電平比振幅值L2a高的振幅L2。使用背景噪聲的振幅L2來計算S/N比。例如，計算L2/L1來確定S/N比。
同樣，對除基準聲音之外的每個八度諧波計算S/N比。因而獲得基準聲音和第二至第六個諧波的六個目標頻帶的S/N比的信息。
在獲得S/N比的另一技術(shù)中，用對每個目標頻率處的振幅值進行對數(shù)加權(quán)，且隨后將其與噪聲頻率的振幅值比較?？梢愿鶕?jù)預(yù)定的規(guī)則在每個目標頻率的基礎(chǔ)上修改權(quán)重系數(shù)。
對毗鄰于目標頻率的頻率處的振幅值進行平均，并且基于目標頻率的平均值和振幅值計算S/N比。
在計算S/N比時，可沿線性軸而非dB軸比較振幅值。
根據(jù)參考圖4討論的技術(shù)，獲得對應(yīng)于12個音調(diào)的聲音元素以輸出有旋律的測試聲音。當實際上通過測試聲音產(chǎn)生旋律(測試聲音旋律)時，選擇并組合對應(yīng)于來自12個音調(diào)中的任何音調(diào)的聲音元素。
圖7示出測試聲音旋律的聲音元素的輸出模式，使用參考圖4描述的技術(shù)選擇所述測試聲音旋律作為對應(yīng)于12個音調(diào)中每一個的聲音元素的候選。
在圖7中示出的一個單元的測試聲音旋律輸出周期按照定時的順序被劃分為第一種分析模式、第二種分析模式和非分析模式。聲音元素的一個輸出周期Ta等于樣本數(shù)N的兩次連續(xù)重復(fù)，如先前參考圖5所述。如果樣本數(shù)N＝4096和取樣頻率Fs＝48kHz，如下計算這里的輸出周期Ta的時間4096/48000×2＝0.17(秒)對應(yīng)于測試聲音旋律的取樣定時(取樣周期)還取決于先前參考圖5討論的樣本數(shù)N和如先前參考圖5討論確定的取樣延遲時間Tdrs。在此設(shè)置取樣定時，為了只對每個輸出周期Ta期間輸出的聲音元素進行取樣，以及為了不對輸出周期Ta之后和之前輸出的任何聲音元素進行取樣。
圖7示出在輸出周期Ta期間被選擇用于輸出聲音元素的聲音的目標揚聲器通道。揚聲器通道包括中央通道(C)，前左通道(L)，前右通道(R)，左環(huán)繞通道(Ls)，右環(huán)繞通道(Rs)，左后環(huán)繞通道(Bsl)和右后環(huán)繞通道(Bsr)。本實施例的聲學(xué)校正裝置是具有最多七個通道的七通道聲頻系統(tǒng)。
在圖7的測試聲音的輸出序列中，在第一種分析模式中輸出周期Ta連續(xù)重復(fù)四次。在第一個輸出周期Ta期間，只通過中央通道(C)輸出對應(yīng)于音調(diào)G#的聲音元素。在第二個輸出周期Ta期間，分別通過前左通道(L)和前右通道(R)輸出對應(yīng)于音調(diào)F的聲音元素和對應(yīng)于音調(diào)G#的聲音元素。在第三個輸出周期Ta期間，分別通過左環(huán)繞通道(Ls)和右環(huán)繞通道(Rs)輸出對應(yīng)于音調(diào)C#的聲音元素和對應(yīng)于音調(diào)F#的聲音元素。在第四個輸出周期Ta期間，分別通過左后環(huán)繞通道(Bsl)和右后環(huán)繞通道(Bsr)輸出對應(yīng)于音調(diào)C#的聲音元素和對應(yīng)于音調(diào)G#的聲音元素。
在第二種分析模式中，輸出周期Ta連續(xù)重復(fù)四次。對于每個輸出周期Ta，通過如在圖7中列出的特定揚聲器通道輸出對應(yīng)于特定音調(diào)的聲音元素。
根據(jù)圖7的輸出序列，在第一種分析模式和第二種分析模式的每一種模式中通過七個通道的每一個通道的揚聲器輸出任何音調(diào)(聲音元素)的測試聲音。在聲學(xué)校正裝置可適應(yīng)的通道配置中，在第一種分析模式和第二種分析模式中測試所有揚聲器。
在某些輸出周期Ta期間，從多個揚聲器發(fā)出不同的音調(diào)聲音元素，從而在空間中產(chǎn)生疊加的音調(diào)。根據(jù)本實施例，通過在時間和音階上組合聲音元素從而輸出音樂測試聲音來產(chǎn)生所需輸出模式。
即使作為測試聲音的聲音元素輸出的是疊加的音調(diào)，測試處理也可以毫無問題地執(zhí)行。當FFT頻率分析所拾取的聲音時，獲得構(gòu)成疊加音調(diào)的每個聲音元素的頻率分量(基準聲音和八度諧波)的振幅。
由于在某個輸出周期Ta輸出疊加的音調(diào)，因此由測試聲音構(gòu)成的旋律聽上去更象音樂，并因而使用戶更喜歡。
在第一種分析模式中，根據(jù)在第一種分析模式中從每個揚聲器輸出的聲音元素的頻率分析結(jié)果，確定在第二種分析模式期間要從每個揚聲器輸出的聲音元素的電平。在第二種分析模式中，以適于預(yù)測試測量的電平通過每個揚聲器輸出測試聲音(聲音元素)。即使在第二分析模式期間，也對圖7中所示從每個揚聲器輸出的聲音元素進行FFT頻率分析?；诜治鼋Y(jié)果，獲得預(yù)測試測量數(shù)據(jù)。
如先前參考圖6所討論的根據(jù)在毗鄰于目標頻率的頻率處存在的背景噪聲的振幅值計算的測試頻率的振幅值和S/N比，可用于獲得在第一分析模式和第二分析模式中的測量結(jié)果?？筛鶕?jù)S/N比對測量結(jié)果進行各種判定和設(shè)置。
通常通過使用構(gòu)成通過揚聲器輸出的聲音元素的每個頻率分量的S/N比來估計每個揚聲器的再現(xiàn)頻帶特性。由于每個揚聲器對應(yīng)于恒定的輸入電平的輸出聲壓級隨著揚聲器的直徑變化，因此估計揚聲器的直徑。即使從給定揚聲器以足夠的增益輸出聲音元素的聲音，作為分析聲音元素響應(yīng)信號結(jié)果的S/N比也比預(yù)定等級低并且不會產(chǎn)生實質(zhì)性的信號電平。在這樣一種情況下，可以確定該揚聲器未連接。換言之，可以估計聲頻系統(tǒng)的聲頻通道配置。
在測試之前的階段將本實施例應(yīng)用于預(yù)測試測量。為在預(yù)測試測量中獲得準確的頻率響應(yīng)，可為適當?shù)臏y試聲音估計和設(shè)置電平(在這種情況下，測試聲音不限于本實施例的聲音元素)。在第一種分析模式中的處理可包括設(shè)置合成平衡和要在第二種分析模式期間從每個揚聲器輸出的聲音元素的頻率分量的輸出電平(增益)。
如果S/N比低于響應(yīng)大噪聲振幅的預(yù)定等級，則可確定測試環(huán)境太不可靠而不能測試聲頻系統(tǒng)。聲學(xué)校正裝置可顯示一個消息提示用戶改進收聽環(huán)境，來響應(yīng)這樣一個判定結(jié)果。
在圖7所示的第二種分析模式之后的非分析模式中，在整個輸出周期Ta的四次重復(fù)中通過中央通道(C)、前左通道(L)和前右通道(R)三個通道的每一個通道輸出對應(yīng)于音調(diào)C#的聲音元素。同時，通過左環(huán)繞通道(Ls)和右環(huán)繞通道(Rs)的每個揚聲器輸出對應(yīng)于音調(diào)F的聲音元素，并且通過左后環(huán)繞通道(Bsl)和右后環(huán)繞通道(Bsr)輸出對應(yīng)于音調(diào)C#的聲音元素。
在非分析模式期間，不對響應(yīng)輸出聲音元素的響應(yīng)信號進行取樣。換言之，在非分析模式期間不對輸出聲音元素執(zhí)行頻率分析和測量。
在測試聲音旋律輸出周期期間，聲學(xué)校正裝置連續(xù)地在第一種分析模式、第二種分析模式和非分析模式中工作。參考圖7的聲音元素輸出模式，在輸出周期Ta期間從七個通道揚聲器輸出的聲音是以輸出周期Ta作為最小音符的有旋律的音調(diào)。在非分析模式期間，在整個音符中輸出三個音調(diào)G#、F和G#，從而結(jié)束旋律。非分析模式不用于測試聲頻系統(tǒng)，但用于輸出聲音元素以使測試聲音旋律更像音樂。根據(jù)本實施例，不必對從揚聲器輸出的聲音元素的所有響應(yīng)信號進行取樣和分析。
圖8是根據(jù)圖7的測試聲音旋律的輸出序列執(zhí)行的預(yù)測試測量的流程圖。
在步驟S101中，檢查背景噪聲。在背景噪聲檢查期間沒有聲音元素輸出。對話筒拾取的任何聲音進行取樣和FFT分析。因而通過監(jiān)測背景噪聲的振幅來檢查背景噪聲的存在或不存在。在典型的收聽環(huán)境中，至少存在某些背景噪聲的某個電平。如果在步驟S101中的背景噪聲檢查表明沒有任何背景噪聲的存在，則聲學(xué)校正裝置可在屏幕上顯示消息或者提供語音消息，提示用戶將話筒連接到聲學(xué)校正裝置。如果在步驟S101判定背景噪聲存在，則認為連接了話筒。該處理進行至步驟S102。
步驟S102對應(yīng)于第一種分析模式的第一個輸出周期Ta。換言之，對應(yīng)于音調(diào)G#的聲音元素通過中央通道(C)的揚聲器輸出。產(chǎn)生樣本數(shù)N的音調(diào)G#的聲音元素。聲音元素因此產(chǎn)生并連續(xù)地循環(huán)兩次。在等于樣本數(shù)N兩倍的時長即等于輸出周期Ta的時長內(nèi)再現(xiàn)和輸出作為對應(yīng)于音調(diào)G#的聲音元素的聲頻信號。
在步驟S103中，在步驟S102中輸出的聲音元素上執(zhí)行在第一種分析模式中的測量處理。更具體地，執(zhí)行取樣操作，以在從步驟S102中的聲音元素的輸出定時起的取樣延遲時間Tdrs之后獲得響應(yīng)信號。FFT頻率分析響應(yīng)信號來計算S/N比，如先前參考圖6所述。執(zhí)行預(yù)定的確定或設(shè)置來響應(yīng)于S/N。執(zhí)行第一種分析模式中的測量處理來獲得測量結(jié)果。例如，由于在步驟S103中獲得的響應(yīng)信號是來自中央通道(C)的揚聲器的一個輸出，因此在下一個第二種分析模式期間，根據(jù)從中央通道(C)的揚聲器輸出的測試聲音的聲壓級執(zhí)行聲頻增益設(shè)置。
步驟S104對應(yīng)于第一種分析模式中的第二個輸出周期Ta。如在步驟S102中，產(chǎn)生對應(yīng)于音調(diào)F和G#的兩個聲音元素(每個都具有樣本數(shù)N)，隨后循環(huán)兩次，以及隨后分別通過前左通道(L)和前右通道(R)輸出。
在步驟S105中，與在步驟S103中一樣，對步驟S104中輸出的聲音元素進行取樣，并且執(zhí)行第一種分析模式中的測量處理。因而獲得測量結(jié)果。
步驟S106對應(yīng)于在第一種分析模式中的第三個輸出周期Ta。在步驟S102一樣，產(chǎn)生對應(yīng)于音調(diào)C#和F的兩個聲音元素(每個都具有樣本數(shù)N)，循環(huán)兩次，以及隨后分別通過左環(huán)繞通道(Ls)和右環(huán)繞通道(Rs)輸出。
在步驟S107中，與在步驟S103中一樣，對步驟S106中輸出的聲音元素進行取樣，并且執(zhí)行第一種分析模式中的測量處理。獲得測量結(jié)果。
步驟S108對應(yīng)于第一種分析模式中的第四(最后一個)輸出周期Ta。在步驟S108中，與在步驟S102中一樣，產(chǎn)生對應(yīng)于音調(diào)C#和G#的兩個聲音元素(每個都具有樣本數(shù)N)，循環(huán)兩次，并且分別通過左后環(huán)繞通道(Bsl)和右后環(huán)繞通道(Bsr)的揚聲器輸出。
在步驟S109中，與在步驟S103一樣，對步驟S105中輸出的聲音元素進行取樣，并且執(zhí)行第一種分析模式中的測量處理。因而獲得測量結(jié)果。
完成步驟S109后，在第一種分析模式期間獲得七個聲頻通道的測量結(jié)果。更具體地，已經(jīng)設(shè)置了要在第二種分析模式期間從聲頻通道的揚聲器輸出的聲頻信號的增益。
在第二種分析模式期間執(zhí)行步驟S110至S117。S110對應(yīng)于第二種分析模式中的第一個輸出周期Ta。在步驟S110中，與步驟S102中一樣，產(chǎn)生對應(yīng)于音調(diào)A#的聲音元素，循環(huán)兩次，并輸出。
在步驟S111中，與步驟S103中一樣，對步驟S110中輸出的聲音元素進行取樣，得到響應(yīng)信號。對響應(yīng)信號進行FFT頻率分析。基于FFT頻率分析結(jié)果執(zhí)行測量處理。在測量處理中，使用根據(jù)目標頻率的振幅值和在FFT頻率中獲得的背景噪聲計算出的S/N比。聲學(xué)校正裝置判定已經(jīng)輸出聲音元素(測試聲音)的揚聲器(對于步驟S111中的中央通道)是否存在。如果判定已經(jīng)輸出聲音元素的揚聲器存在，則設(shè)置聲壓級，即要在測試期間從中央通道輸出的測試聲音的信號電平。在此設(shè)置中，也對是否剪輯從揚聲器輸出的聲音信號進行判定。
步驟S112對應(yīng)于第二種分析模式中的第二個輸出周期Ta。在步驟S112中，與在步驟S102中一樣，產(chǎn)生對應(yīng)于音調(diào)D#和A#的兩個聲音元素(每個都具有樣本數(shù)N)，循環(huán)兩次，并且分別通過前左通道(L)和右前通道(R)輸出。
在步驟S113中，與在步驟S13中一樣，對步驟S112中輸出的聲音元素進行取樣，并且執(zhí)行第二種分析模式的測量處理。因而獲得測量結(jié)果。
步驟S114對應(yīng)于第二種分析模式的第三個輸出周期Ta。在步驟S114中，與在步驟S102中一樣，產(chǎn)生對應(yīng)于音調(diào)F#和D#的的兩個聲音元素(每個都具有樣本數(shù)N)，循環(huán)兩次，并且通過左環(huán)繞通道(Ls)和右環(huán)繞通道(Rs)輸出。
在步驟S115中，與在步驟S103中一樣，對步驟S114中輸出的聲音元素進行取樣，并且執(zhí)行第二種分析模式的測量處理。因而獲得測量結(jié)果。
步驟S116對應(yīng)于在第二種分析模式中第四(最后一個)輸出周期Ta。在步驟S116中，與在步驟S102中一樣，產(chǎn)生對應(yīng)于音調(diào)G和A#的兩個聲音元素(每個都具有樣本數(shù)N)，循環(huán)兩次，并且分別通過左環(huán)繞通道(Ls)和右環(huán)繞通道(Rs)輸出。
在步驟S117中，與在步驟S103中一樣，對步驟S116中輸出的聲音元素取樣，并且執(zhí)行在第二種分析模式中的測量處理。因而獲得測量結(jié)果。
測試聲音的輸出，通過取樣處理獲得響應(yīng)信號，以及在第二種分析模式中進行的FFT頻率分析現(xiàn)在均已完成。例如，聲學(xué)校正裝置判定七個通道揚聲器中的每一個是否存在(即，聲頻系統(tǒng)的聲頻通道配置)。而且，也要設(shè)置用于測試的測試聲音的輸出電平。
根據(jù)圖7的測試聲音輸出序列，在第二種分析模式之后執(zhí)行對應(yīng)于非分析模式的步驟S118。更具體地，產(chǎn)生對應(yīng)于音調(diào)G#、F和C#的聲音元素。通過中央通道(C)、前左通道(L)和前右通道(R)的揚聲器的每一個輸出對應(yīng)于音調(diào)G#的聲音元素。通過左環(huán)繞通道(Ls)和右環(huán)繞通道(Rs)的揚聲器的每一個輸出對應(yīng)于音調(diào)F#的聲音元素。通過左后環(huán)繞通道(Bsl)和右后環(huán)繞通道(Bsr)的揚聲器的每一個輸出對應(yīng)于音調(diào)C#的聲音元素。同時以輸出周期Ta的定時輸出音調(diào)的這些聲音元素。如在圖7中所示，輸出周期Ta重復(fù)四次。因此，重復(fù)四次樣本數(shù)N的兩次連續(xù)重復(fù)。
在步驟S118中非分析模式進行測試聲音輸出之后是步驟S119，其中執(zhí)行一個普通判定過程來響應(yīng)分析和測量結(jié)果。到現(xiàn)在為止，在個別的基礎(chǔ)上對輸出周期Ta內(nèi)輸出的聲音元素執(zhí)行分析和測量處理。即使在任何通道中出現(xiàn)測量誤差，僅基于對那個通道執(zhí)行的分析和測量也不能識別此誤差。
在步驟S119中，將所有分析結(jié)果和測量結(jié)果相互比較，以識別局部誤差的存在或不存在?？紤]到在每個通道設(shè)置的參數(shù)的平衡，可為最優(yōu)設(shè)置更新這些參數(shù)。
圖9示出包括聲學(xué)校正裝置2的普通系統(tǒng)1，以及連接到該聲學(xué)校正裝置的聲頻系統(tǒng)。如前所述，聲學(xué)校正裝置是現(xiàn)有系統(tǒng)的附加單元，并且與特定規(guī)范的范圍內(nèi)的任何聲頻系統(tǒng)兼容。如圖9所示，播放聲頻和視頻兩者的視聽系統(tǒng)1包括可連接到聲學(xué)校正裝置2的聲頻系統(tǒng)。
AV系統(tǒng)1包括媒體播放單元11、視頻顯示器12、功率放大器13和擴音器14。
媒體播放單元11再現(xiàn)作為聲頻或視頻內(nèi)容記錄在媒體上的數(shù)據(jù)，從而輸出數(shù)據(jù)視頻信號和數(shù)字聲頻信號。
在媒體播放單元11上工作的媒體不限于任何特殊的類型和格式。例如，媒體可以是數(shù)字多功能盤(DVD)。在DVD的情況下，媒體播放單元11讀取作為記錄在載入其中的DVD上的視頻和聲頻內(nèi)容的數(shù)據(jù)，從而獲得視頻數(shù)據(jù)和聲頻數(shù)據(jù)。以目前可用的DVD格式根據(jù)DVD標準編碼(壓縮)視頻數(shù)據(jù)和聲頻數(shù)據(jù)，并由媒體播放單元11解碼視頻數(shù)據(jù)和聲頻數(shù)據(jù)。媒體播放單元11輸出解碼的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)和解碼的數(shù)字聲頻數(shù)據(jù)。
媒體播放單元11可以是兼容于播放聲頻CD的多媒體。而且，媒體播放單元11可以是用于接收和解調(diào)電視信號并且輸出視頻信號和聲頻信號的電視調(diào)諧器。媒體播放單元11可具有電視調(diào)諧功能和播放盒裝媒體的功能。
當媒體播放單元11以多聲頻通道工作時，可通過多個對應(yīng)于聲頻通道的信號線輸出播放的聲頻信號。
如果媒體播放單元11兼容于如圖7所示的中央通道(C)、前左通道(L)、前右通道(R)、左環(huán)繞通道(Ls)、右環(huán)繞通道(Rs)、左后環(huán)繞通道(Rsl)和右后環(huán)繞通道(Bsl)，則媒體播放單元11通過用于相應(yīng)通道的七條線輸出聲頻信號。
如果單獨使用AV系統(tǒng)1，則將媒體播放單元11輸出的視頻信號輸入到視頻顯示器12中。將媒體播放單元11輸出的聲頻信號輸入到功率放大器13。
視頻顯示器12顯示圖象來響應(yīng)輸入的視頻信號。用作視頻顯示器12的顯示設(shè)備不限于任何特殊的設(shè)備。例如，陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)或等離子顯示器(PDP)都可用作視頻顯示器12。
功率放大器13放大輸入聲頻信號，從而輸出驅(qū)動信號至揚聲器。功率放大器13包括多個功率放大器電路，對應(yīng)于AV系統(tǒng)1所兼容的聲頻通道配置。每個功率放大器電路放大每個通道的聲頻信號，并輸出驅(qū)動信號至該通道的擴音器14。還根據(jù)AV系統(tǒng)1的聲頻通道配置安排多個擴音器。如果AV系統(tǒng)1用上述七個通道工作，則功率放大器13包括七個功率放大器電路。擴音器14還包括用于七個通道的七個揚聲器。在收聽環(huán)境中將每個揚聲器安排在其適當?shù)奈恢谩?br> 功率放大器13放大每個通道的聲頻信號并將得到的驅(qū)動信號饋送給該通道的擴音器14。擴音器14因而發(fā)出該通道的聲音到空間中，從而形成聲場來響應(yīng)多通道配置。因而再現(xiàn)內(nèi)容的聲音。從揚聲器發(fā)出的再現(xiàn)的聲音與視頻顯示器12響應(yīng)于視頻信號而顯示的視頻在口型上是同步的。
AV系統(tǒng)中的媒體播放單元11、視頻顯示器12、功率放大器13和擴音器14可獨立地安排在組件AV系統(tǒng)的每個單元中。另外，這些單元中的至少兩個也可放在單個機殼中。
如果將本實施例的聲學(xué)校正裝置2添加到AV系統(tǒng)1上，則來自媒體播放單元11的聲頻信號被輸入到如圖9所示的聲學(xué)校正裝置2中。如圖7所示，聲學(xué)校正裝置2具有七個聲頻輸入端，它們兼容于最多七個通道，包括中央通道(C)、前左通道(L)、前右通道(R)、左環(huán)繞通道(Ls)、右環(huán)繞通道(Rs)、左后環(huán)繞通道(Bsl)和右后環(huán)繞通道(Bsl)，如圖7所示。在實際的AV系統(tǒng)中，通常在七個通道之外增加超低音揚聲器通道。這里為了簡化說明，省略了對超低音揚聲器的討論。
如果AV系統(tǒng)1僅兼容L和R通道，則連接聲學(xué)校正裝置2以便將從媒體播放單元11輸出的L和R聲頻信號輸入到聲學(xué)校正裝置2的七個通道中的前左通道(L)和前右通道(R)的輸入端。
聲學(xué)校正裝置2具有聲頻信號輸出端，以輸出最多七個聲頻信號。將從聲學(xué)校正裝置2輸出的聲頻信號輸入到功率放大器13的相應(yīng)聲頻輸入端。
如果從媒體讀出的聲頻信號是經(jīng)編碼(壓縮)的信號，則媒體播放單元11將聲頻信號解碼為數(shù)字聲頻信號，并且輸出數(shù)字聲頻信號。聲頻信號如果被編碼，則需要在饋送到聲頻信號設(shè)備2之前先解碼。聲學(xué)校正裝置2不需要用于編碼聲頻信號的編碼器和用于解碼聲頻信號的解碼器。
聲學(xué)校正裝置2輸出到功率放大器13的測試聲音是解碼處理之后或編碼處理之前的聲頻信號。在再現(xiàn)測試聲音之前，不需要編碼處理和解碼處理。
聲學(xué)校正裝置2接收并輸出視頻信號。建立視頻線連接，以便使聲學(xué)校正裝置2從媒體播放單元11接收視頻信號并且輸出視頻信號。
與聲頻信號一樣，視頻信號在解碼處理之前由聲學(xué)校正裝置2處理。
接收視頻信號和聲頻信號的聲學(xué)校正裝置2包括，作為其主要組成部分的幀緩沖器21、聲場校正和測量單元22、控制器23和存儲器24。
聲場校正和測量單元22有兩個主要功能。在一種功能中，聲場校正和測量單元22測量收聽環(huán)境來設(shè)置聲場校正的聲學(xué)控制參數(shù)值。在測量功能中，在必要時，聲場校正和測量單元22輸出測試聲音的信號到功率放大器13，以從聲頻通道中輸出測試聲音。
根據(jù)響應(yīng)于通過測量功能的測量結(jié)果而設(shè)置的聲學(xué)控制參數(shù)，聲場校正和測量單元22對從媒體播放單元11輸入的每個通道的聲頻信號進行所需的信號處理，并且輸出經(jīng)處理的聲頻信號到功率放大器13。在收聽位置適當?shù)匦Ｕ蓳P聲器輸出的內(nèi)容的聲音形成的聲場。
在用于聲學(xué)控制的信號處理中，將來自媒體播放單元11的聲頻信號提供給聲學(xué)校正裝置2中的DSP。聲頻信號，當已經(jīng)通過DSP傳遞時，在播放時會有相對于從媒體播放單元11輸出的視頻信號的延時。幀緩沖器21克服此延時，從而建立口型同步?？刂破?3臨時地在一幀接一幀地將從媒體播放單元11輸入的視頻信號存儲在幀緩沖器21中，然后將視頻信號輸出到視頻顯示器12。聲學(xué)校正裝置2因而輸出視頻信號和消除了延時的聲頻信號，并且適當?shù)赝搅瞬シ艜r間。
控制器23控制幀緩沖器21的讀寫操作、聲學(xué)校正裝置2中的功能塊和各種處理過程。
存儲器24，包括非易失存儲器，在控制器23的控制下執(zhí)行讀寫操作。存儲在存儲器24中的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生測試聲音的基波(見圖1)的波形數(shù)據(jù)。存儲在存儲器24中的另一種數(shù)據(jù)是作為控制信息的序列數(shù)據(jù)，以預(yù)定的聲音元素的音調(diào)列模式輸出測試聲音旋律，如圖7所示。
實際上，存儲器24存儲由控制器23引用的設(shè)置信息，以及除序列數(shù)據(jù)以外的所需信息。
話筒25連接到聲學(xué)校正裝置2。當聲學(xué)校正裝置2執(zhí)行測試操作時，話筒25必需連接到聲學(xué)校正裝置2以拾取從擴音器14輸出的測試聲音。
圖10示出聲場校正和測量單元22的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。聲場校正和測量單元22包括，作為其主要組成部分的話筒放大器101、測試處理塊103、預(yù)測試處理塊106和聲學(xué)校正塊110。聲學(xué)校正塊110執(zhí)行聲學(xué)校正處理，同時，話筒放大器101、測試處理塊103和預(yù)測試處理塊106執(zhí)行測試測量處理?；跍y量處理的結(jié)果，在聲學(xué)校正塊110中設(shè)置和修改聲學(xué)校正的參數(shù)值。
在測試模式與預(yù)測試模式之間安排開關(guān)102和109。而且，安排開關(guān)120在測量模式與聲學(xué)校正模式之間切換。以端子Tm1交替地連接到端子Tm2和端子Tm3的方式操作開關(guān)102、109和120。每個開關(guān)的切換動作均由控制器23控制。
下面參考圖10描述聲場校正和測量單元22的預(yù)測試測量模式。
在預(yù)測試測量模式期間，控制器23使開關(guān)120將端子Tm1連接到端子Tm2。在開關(guān)102和109的每一個中，端子Tm1連接到端子Tm3。聲場校正和測量單元22因而建立預(yù)測試測量模式的信號路徑。
如圖10所示，預(yù)測試處理塊106包括分析器107和測試聲音處理器108。如圖11所示，測試聲音處理器108接收基本正弦波的波形數(shù)據(jù)，產(chǎn)生預(yù)定音調(diào)的聲音元素，并且將聲音元素作為預(yù)測試測量模式的測試聲音以聲頻信號格式輸出。
測試聲音處理器108的聲音元素產(chǎn)生處理按照參考圖4討論的聲音元素產(chǎn)生技術(shù)。如圖7所示，在每通道基礎(chǔ)上輸出多通道的測試聲音。為了簡單，在圖10中只示出了一條來自測試聲音處理器108的信號輸出線。實際上，為相應(yīng)的七個通道都安排了測試聲音輸出線，如圖11所示。
根據(jù)在序列數(shù)據(jù)中描述的控制內(nèi)容，測試聲音處理器108產(chǎn)生對應(yīng)于特定音調(diào)的特定頻率分量作為聲音元素，并且通過特定的信號線輸出所產(chǎn)生的聲音元素。
在預(yù)定的定時，在控制器23的控制下從存儲器24讀取基本正弦波的波形數(shù)據(jù)并且輸入到測試聲音處理器108中。不是直接將序列數(shù)據(jù)輸入到測試聲音處理器108中，而是控制器23從存儲器24讀取并解釋序列數(shù)據(jù)，然后通知測試聲音處理器108，要產(chǎn)生的聲音元素的音調(diào)(頻率)和要通過它輸出的聲音元素。
下面參考圖12所示的方框圖描述測試聲音處理器108用于產(chǎn)生一個聲音元素的處理。
測試聲音處理器108接收基本正弦波的波形數(shù)據(jù)。第m個諧波處理器201產(chǎn)生第m階數(shù)的第m個正弦波作為對應(yīng)于指定音調(diào)的聲音元素的基準聲音。這樣產(chǎn)生的第m個正弦波的頻率由公式(2)定義。第m階數(shù)，即基準聲音頻率是由控制器23根據(jù)序列數(shù)據(jù)的內(nèi)容來控制的。
由第m個諧波處理器201使用的基本正弦波的波形數(shù)據(jù)可以是圖1所示的一個周期的波形數(shù)據(jù)。四分之一周期的波形數(shù)據(jù)是最小量。更具體地，如果可以得到四分之一周期的波形數(shù)據(jù)，則容易通過簡單的計算來形成一個完整周期的正弦波。四分之一周期的波形數(shù)據(jù)作為最小量意味著數(shù)據(jù)量減少，并且因而節(jié)省了存儲器24的存儲容量。
由第m個諧波處理器201產(chǎn)生的第m個正弦波充當八度階數(shù)k＝1處的聲音元素的基準聲音，如前所述。將第m個諧波處理器201產(chǎn)生的第m個正弦波的波形數(shù)據(jù)傳送到電平調(diào)整器203-1和八度諧波發(fā)生器202。
八度諧波發(fā)生器202對從第m個諧波處理器201接收的作為基準聲音的第m個正弦波執(zhí)行乘法處理(將第m個正弦波增加兩倍、四倍、八倍、16倍和32倍)。因而產(chǎn)生八度階數(shù)為k＝2，k＝3，k＝4，k＝5和k＝6的八度諧波。增加過程可基于圖1所示的概念。根據(jù)八度階數(shù)(第m個正弦波用作基準聲音)對八度諧波進行十中取一的取樣。
將八度階數(shù)k＝2，k＝3，k＝4，k＝5和k＝6的八度諧波分別傳送到電平調(diào)整器203-2，203-3，203-4，203-5和203-6。
六個電平調(diào)整器203-1至203-6分別接收帶有基準聲音(k＝1)和八度階數(shù)k＝2至6的第m八度諧波。
電平調(diào)整器203-1至203-6設(shè)置預(yù)定的振幅值給基準聲音和八度諧波。由電平調(diào)整器203-1至203-6設(shè)置的振幅值可預(yù)先固定，或者在控制器23的控制下改變。
基準聲音和八度諧波，由電平調(diào)整器203-1至203-6調(diào)整電平，由合成器204合成為單個聲音元素(聲頻信號波形)。由合成器204合成的聲音元素，包含基準聲音和八度諧波振幅平衡的音調(diào)，反映出由電平調(diào)整器203-1至203-6執(zhí)行的電平調(diào)整。
根據(jù)圖12處理產(chǎn)生的聲音元素匹配樣本數(shù)N。例如，為在圖7的輸出周期Ta期間輸出聲音元素，測試聲音處理器108連續(xù)兩次輸出根據(jù)圖12產(chǎn)生的聲音元素。
測試聲音處理器108并行地執(zhí)行圖12的處理，從而同時產(chǎn)生對應(yīng)于不同音調(diào)的聲音元素。根據(jù)圖12的處理作為聲音元素產(chǎn)生的聲頻信號通過對應(yīng)于至少一個聲頻通道的輸出線作為測試聲音信號輸出。
如圖10所示，將由從在預(yù)測試處理塊106中的測試聲音處理器108輸出的聲音元素組成的測試聲音信號，通過開關(guān)109(端子Tm3→端子Tm1)和開關(guān)120(端子Tm2→端子Tm1)輸入到功率放大器13。圖9的功率放大器13放大輸入測試聲音的聲頻信號，并且從擴音器14輸出測試聲音。
當測試聲音處理器108同時輸出多個通道的測試聲音(聲音元素)的聲頻信號時，功率放大器13因而放大每個通道的聲頻信號并且從相應(yīng)的擴音器14輸出測試聲音。
擴音器14在擴音器14周圍的空間中放出真實的測試聲音。
在預(yù)測試和測試期間，存儲器24連接到聲學(xué)校正裝置2以拾取測試聲音，如圖9所示。將由連接到聲學(xué)校正裝置2的話筒25拾取的聲頻信號輸入圖10的聲場校正和測量單元22中的話筒放大器101。
將話筒25放在一個收聽位置，這是在收聽環(huán)境中建立最佳經(jīng)校正聲場的地方。例如，圖9的系統(tǒng)可以是車載的汽車聲頻系統(tǒng)，而用戶可能希望在駕駛員座位建立一個合適的聲場。就在駕駛員座位處的用戶而言，將話筒25放在預(yù)計用戶的耳朵所處位置處。
當在預(yù)測試測量模式中測試聲音響應(yīng)于從測試聲音處理器108輸出的測試聲音信號而從擴音器14發(fā)出時，話筒25拾取包含測試聲音的環(huán)境聲音。所拾取聲音的聲頻信號由話筒放大器101放大并且通過開關(guān)102中的端子Tm1和端子Tm3提供給預(yù)測試處理塊106中的分析器107。
分析器107以先前參考圖5討論的定時對輸入聲頻信號進行，得到到響應(yīng)信號，并且對響應(yīng)信號進行FFT頻率分析。在收到頻率分析結(jié)果后，控制器23基于頻率分析結(jié)果提供測量結(jié)果，如前參考圖8所述。
在測試模式期間，控制器23使開關(guān)120連續(xù)地保持端子Tm1連接到端子Tm2，同時使開關(guān)102和109將端子Tm1連接到端子Tm2.聲場校正和測量單元221因而為測試模式建立一條信號路徑。
測試處理塊103在測試模式期間代替預(yù)測試處理塊106工作。測試處理塊103包括分析器104和測試聲音處理器105。在測試模式期間，測試聲音處理器105產(chǎn)生預(yù)定的信號波形，并且作為測試聲音輸出信號波形。在測試模式期間，除由在預(yù)測試測量中使用的聲音元素以外，也可使用其它測試聲音。
基于在預(yù)測試測量模式中獲得的測量結(jié)果，設(shè)置從通道揚聲器輸出的測試聲音的電平。在預(yù)測試測量模式期間，判定揚聲器的存在或不存在(通道配置)，并且不提供輸出給任何被判定為在AV系統(tǒng)中不存在的揚聲器的通道。因而減輕了測試聲音處理器105的工作負荷。控制器23基于測量結(jié)果通過控制測試聲音處理器105，設(shè)置測試聲音的電平和對應(yīng)于通道配置的測試聲音的輸出。
當從測試處理塊103中的測試聲音處理器105輸出測試聲音的信號時，話筒25以與在預(yù)測試測量模式中相同的方式拾取包含測試聲音的環(huán)境聲音。然后將所拾取的聲音通過開關(guān)102中的端子Tm1和端子Tm2輸入到分析器104。
分析器104以對應(yīng)于測試聲音輸出的預(yù)定定時對輸入聲頻信號進行取樣，得到響應(yīng)信號中，并且對響應(yīng)信號進行FFT頻率分析。在收到頻率分析結(jié)果后，控制器23為測試提供測量結(jié)果。例如，控制器23確定用于聲學(xué)校正的預(yù)定參數(shù)的值。
在測試處理塊103中的分析器104和在預(yù)測試處理塊106中的分析器107執(zhí)行FFT頻率分析的公共功能。預(yù)測試測量處理和測試處理不是同時執(zhí)行的?？梢詫⒎治銎?04和分析器107集成到由預(yù)測試處理和測試處理共享的一個單元中。
為開始聲學(xué)校正模式，操作開關(guān)120，將端子Tm1連接到端子Tm3。用于在測試模式與預(yù)測試模式之間切換的開關(guān)102和109可以處于任何開關(guān)狀態(tài)。
在聲學(xué)校正模式中，聲場校正塊110接收源聲頻信號。源聲頻信號是由媒體播放單元11再現(xiàn)和輸出的聲頻信號。如前所述，可以輸入最多七個通道的多個聲頻信號。聲場校正塊110包括延遲處理器111，均衡器112和增益調(diào)整器113。這些組成部分的每一個都可以獨立地處理最多七個通道的聲頻信號。
聲場校正塊110中的延遲處理器111按不同通道的延遲時間延遲輸入聲頻信號，并且輸出經(jīng)延遲的聲頻信號。延遲處理器111校正聲場中由在對應(yīng)于揚聲器到收聽位置距離的傳播時間之間的時差引起的干擾，。
均衡器112以各通道獨立的方式設(shè)置均衡特性給輸入聲頻信號。某些均衡器112可校正由揚聲器位置與收聽位置之間關(guān)系、在任何揚聲器與收聽位置之間的存在物體的狀態(tài)以及可校正在再現(xiàn)和揚聲器的聲學(xué)特性中的變化所引起的音質(zhì)變化。
增益調(diào)整器113以各通道獨立的方式設(shè)置輸入聲頻信號的增益。某些增益調(diào)整器113校正由揚聲器位置與收聽位置之間關(guān)系、在任何揚聲器與收聽位置之間的存在物體的狀態(tài)以及可校正在再現(xiàn)和揚聲器的聲學(xué)特性中的變化所引起的音量變化。
具有這樣的信號處理功能的聲場校正塊110可由用于聲頻信號處理的DSP構(gòu)成。
作為測試測量結(jié)果，控制器23現(xiàn)在已經(jīng)獲得各通道傳播到收聽位置的到達聲頻信號的時差、聲音到達收聽位置時音質(zhì)的變化和聲音電平的變化之間的關(guān)系。
作為聲學(xué)校正的一個參數(shù)設(shè)置的是媒體播放單元11中的每個聲頻通道的延遲時間，以根據(jù)與到達收聽位置的聲音的到達時間之間的時差有關(guān)的信息消除時差。
在每通道基礎(chǔ)上設(shè)置均衡器112的均衡特性，以根據(jù)與在聲音到達收聽位置時音質(zhì)變化有關(guān)的信息補償音質(zhì)的變化。在每通道基礎(chǔ)上設(shè)置增益調(diào)整器113的增益，以根據(jù)與在聲音到達收聽位置時聲音電平變化有關(guān)的信息消除音量的變化。
輸入到聲場校正塊110的源聲頻信號由延遲處理器111、均衡器112和增益調(diào)整器113處理。然后由功率放大器13放大經(jīng)處理的信號，隨后將經(jīng)放大的信號作為真實聲音從擴音器14發(fā)出。聲場由所發(fā)出的聲音形成。因而用戶在改進的聲場中收聽聲音。
圖13示出序列數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。僅為了示例性目的而示出這個結(jié)構(gòu)。
用連接在一起的事件單元來產(chǎn)生序列數(shù)據(jù)。一個事件是對應(yīng)于單聲音元素的數(shù)據(jù)。每個事件保存關(guān)于聲音發(fā)送周期、基準聲音、諧波結(jié)構(gòu)、通道和分析模式的信息。
聲音發(fā)送周期信息定義對應(yīng)于當前事件的聲音元素的輸出定時。更具體地，聲音發(fā)送周期定義重復(fù)樣本數(shù)N的輸出多少次，以及樣本數(shù)N的輸出的定時。例如，將作為測試聲音旋律的聲音元素的輸出的起始點設(shè)置為零點，并且通過指定從零點起的樣本數(shù)的總數(shù)來定義輸出定時。輸出定時的分辨率是對應(yīng)于一個周期取樣頻率的時間。
基準聲音信息指定第m個正弦波的階數(shù)m作為基準聲音。
諧波結(jié)構(gòu)信息定義相對于基準聲音的八度階數(shù)k＝2至k＝6的八度諧波振幅的平衡。因而確定每個聲音元素的音調(diào)。八度諧波的振幅的平衡不僅考慮聲音元素的音調(diào)，而且還考慮適合于測試條件的良好測量結(jié)果的實現(xiàn)。
在第一種分析模式期間根據(jù)諧波結(jié)構(gòu)信息產(chǎn)生測試聲音，但根據(jù)第一種分析模式的測量結(jié)果適當?shù)匦薷臏y試聲音以在第二種分析模式期間得到較好的測量結(jié)果。
通道信息規(guī)定要輸出聲音元素的聲頻通道。為了從多個通道輸出相同音調(diào)的聲音元素，通道信息最好規(guī)定多個通道。在這種安排下，使用單一事件從多個通道輸出相同音調(diào)的聲音元素，無需產(chǎn)生多個事件。
分析模式信息規(guī)定聲音元素的分析模式。根據(jù)圖7和8所示的例子，分析模式信息規(guī)定第一種分析模式、第二種分析模式和非分析模式之一?？刂破?3判定是否分析聲音元素的聲音來響應(yīng)由分析模式信息規(guī)定的方式。如果判定要執(zhí)行分析，則按照模式分析信息，則控制器23獲得第一種分析和第二種分析之一的結(jié)果。模式分析信息可包含規(guī)定取樣延遲時間Tdrs的信息。
根據(jù)序列數(shù)據(jù)，控制器23控制預(yù)測試處理塊106，從而以序列數(shù)據(jù)中規(guī)定的音調(diào)和輸出定時輸出聲音元素。如圖7所示，因而有旋律地輸出測試聲音。
圖14是由控制器23執(zhí)行的預(yù)測試測量的控制處理的流程圖。
在步驟S201中，控制器23從幀緩沖器21中讀取預(yù)定的序列數(shù)據(jù)。然后控制器23分析讀取的序列數(shù)據(jù)內(nèi)容并且執(zhí)行控制處理。
在步驟S202中，控制器23檢查背景噪聲。這個過程與圖8的步驟S101中的過程相同。如果背景噪聲檢查結(jié)果顯示連接了話筒25，則執(zhí)行步驟S203中的過程和隨后的步驟。
在步驟S203和隨后的步驟中，根據(jù)對序列數(shù)據(jù)的解釋來處理事件。
在步驟S203中，控制器23引用未處理事件的發(fā)送周期信息，從還未開始的聲音元素中判定是否有聲音元素到達輸出起始定時。如果判定沒有聲音元素到達輸出起始定時，則控制器23前進至步驟S205而跳過步驟S204。如果判定有聲音元素到達了輸出起始定時，則控制器23在步驟S204中執(zhí)行該過程。
在步驟S204中，控制器23引用控制器23已經(jīng)確定在步驟S203中輸出的聲音元素的事件信息和諧波結(jié)構(gòu)信息中描述的基準聲音?？刂破?3執(zhí)行產(chǎn)生聲音元素的處理。根據(jù)在聲音元素的事件中描述的聲音發(fā)送周期信息按重復(fù)數(shù)量重復(fù)所產(chǎn)生的聲音元素。根據(jù)在同一事件中描述通道信息確定聲音元素的輸出聲頻信號的通道。
每次在步驟S204中輸出聲音元素時，在取樣延遲時間Tdrs產(chǎn)生取樣處理事件。在步驟S205中，控制器23判定是否有這樣產(chǎn)生的取樣處理事件到達起始定時。如果判定沒有取樣處理事件到達起始定時，控制器23進行至步驟S208而跳過步驟S206和S207。如果判定有取樣處理事件到達起始定時，則控制器23進行至步驟S206。
在步驟S206中，控制器23以預(yù)定的樣本數(shù)N按考慮到取樣延遲時間Tdrs的定時對話筒25拾取的聲頻信號進行取樣。在步驟S207中，控制器23根據(jù)由聲音元素的事件規(guī)定的分析模式，對通過在步驟S206中的取樣處理獲得的響應(yīng)信號執(zhí)行FFT頻率分析?？刂破?3基于分析結(jié)果執(zhí)行該過程，以便根據(jù)在事件中規(guī)定的分析模式獲得測量結(jié)果。
控制器23在步驟S208中判定是否已經(jīng)完成該序列，換言之，是否已經(jīng)完成對在步驟S201中讀取的序列數(shù)據(jù)的事件處理過程，以及是否已經(jīng)完成根據(jù)序列數(shù)據(jù)的取樣處理和分析過程。如果判定還沒有完成該序列，則控制器23返回到步驟S203。如果判定已經(jīng)完成該序列，則控制器23前進至步驟S209。
在步驟S209中，控制器23執(zhí)行與在圖8的步驟S119中相同的普通判定過程。
根據(jù)本實施例，通過序列數(shù)據(jù)確定測試聲音旋律。將序列數(shù)據(jù)以最簡單的形式預(yù)先存儲在存儲器24中，并且根據(jù)測試聲音旋律輸出測試聲音旋律?？晒┨鎿Q地，可將多段序列數(shù)據(jù)存儲在存儲器24中。取決于用戶的選擇操作和在預(yù)測試測量中的預(yù)定條件，選擇和使用一個序列數(shù)據(jù)。
可在裝置從工廠出廠之前將序列數(shù)據(jù)存儲在存儲器24中?？晒┻x擇地，在從外部獲得的序列數(shù)據(jù)之后，用戶可在取得聲學(xué)校正裝置2的時候?qū)⑿蛄袛?shù)據(jù)下載到存儲器24種。
在非分析模式中的測試聲音的輸出序列中，可修改旋律、聲音元素的音調(diào)且揚聲器輸出聲音元素的來響應(yīng)用戶編輯操作。這樣一種安排增強了娛樂效果。對用于分析模式的聲音元素輸出做出無意中的修改會干擾有效測試，并且最好從用戶編輯過程中排除對用于分析模式的測試聲音輸出序列的修改。
根據(jù)本實施例，存儲基本波形數(shù)據(jù)，并且在所存儲的波形數(shù)據(jù)上產(chǎn)生所有必需的聲音元素。由于所需聲音元素的源是單條基本波形數(shù)據(jù)，在聲學(xué)校正裝置2的存儲容量方面不要求很大的存儲區(qū)域。如果存儲容量足夠大，則產(chǎn)生測試聲音旋律所需的所有聲音元素的波形數(shù)據(jù)預(yù)先作為聲源數(shù)據(jù)產(chǎn)生和存儲。為輸出測試聲音旋律，從存儲區(qū)域讀取聲源數(shù)據(jù)并再現(xiàn)。
根據(jù)圖2和4的概念，只使用構(gòu)成音階的聲音元素作為測試聲音旋律的聲音元素。不符合任何音階的聲音元素可以是目標頻率，只要聲音元素基于其周期的整數(shù)倍匹配樣本數(shù)N的第m個正弦波。使用這樣一個聲音元素用于測試聲音旋律沒有問題。相反，當音樂作為測試聲音旋律時，使用不符合音階的聲音元素用于測試聲音旋律可以更有效，并且建議多使用這樣的聲音元素。
由于在非分析模式期間不對響應(yīng)信號進行頻率分析，因此不必輸出基于其周期整數(shù)倍匹配樣本數(shù)N的第m個正弦波的測試聲音。如果在非分析模式期間使用不同于基于第m個正弦波的波形，則產(chǎn)生具有各種音調(diào)的正弦波作為一系列輸出序列的測試聲音。因而測試聲音在音樂和娛樂方面變得完善。如果使用通過取樣樂器而產(chǎn)生的聲音作為波形，而不是基于第m個正弦波的聲音，則測試聲音旋律變得更象音樂。
單個全方向單聲道話筒可以有效地用作用于拾取測試聲音的話筒25。如果在適當?shù)奈恢冒才哦鄠€話筒，如果使用立體聲話筒，或者如果使用多個雙耳話筒，則可得到更可靠的測量結(jié)果。
圖10的聲學(xué)校正裝置2的預(yù)測試處理塊106中的測試聲音處理器108和分析器107產(chǎn)生聲音元素，執(zhí)行控制處理用于產(chǎn)生測試聲音旋律(以對應(yīng)于序列數(shù)據(jù)的定時輸出所產(chǎn)生的聲音元素)，以預(yù)定的定時取樣所拾取的聲頻信號，并且對響應(yīng)信號執(zhí)行FFT頻率分析處理。這些處理過程可由硬件設(shè)備來執(zhí)行。聲學(xué)校正裝置2可由微計算機實現(xiàn)，并且其中央處理單元(CPU)可在計算機程序的控制下執(zhí)行這些處理。參考圖10，控制器23對應(yīng)于CPU，并且以軟件實現(xiàn)預(yù)測試處理塊106。因而預(yù)測試處理塊106的功能由控制器23中的CPU執(zhí)行。
測試處理塊103和聲場校正塊110可用硬件或軟件來實現(xiàn)。
在上述討論中，基于第m個正弦波的測試聲音用于聲學(xué)校正的預(yù)測試測量。測試聲音可用于測試而沒有任何依賴于測試環(huán)境和測試條件的問題。本發(fā)明不限于聲學(xué)校正，只要所處理的聲音落在人類聽覺范圍內(nèi)。
在對基于第m個正弦波的測試聲音的響應(yīng)信號的頻率分析中使用FFT。也可使用包括離散傅立葉變換(DFT)在內(nèi)的其他頻率分析方法。
權(quán)利要求
1.一種測試裝置，其特征在于，包括用于根據(jù)等于用2的冪表示的預(yù)定樣本數(shù)的最小輸出單位輸出作為測試聲源的聲音元素的輸出裝置，其中基于一個正弦波的特定頻率分量獲得所述聲音元素，所述正弦波周期的整數(shù)倍與預(yù)定樣本數(shù)匹配；用于根據(jù)等于樣本數(shù)的最小取樣單位以預(yù)定的定時，對作為捕捉空間中聲音的結(jié)果而獲得的聲頻信號進行取樣的取樣裝置；及用于按照來自分析結(jié)果的預(yù)定測試項獲得測試結(jié)果的測試裝置，所述分析結(jié)果是通過對由取樣裝置取樣的聲頻信號執(zhí)行預(yù)定的頻率分析而獲得的。
2.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述輸出裝置將作為特定頻率分量的基準聲音信號分量，以及通過基準信號分量合成并具有比基準聲音信號分量高出預(yù)定數(shù)量的八度的頻率的至少一個特定的頻率分量，作為聲音元素輸出。
3.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述輸出裝置將多個預(yù)定的頻率分量中的特定頻率分量作為聲音元素輸出，所述預(yù)定的頻率分量由虛擬基準聲音分量合成并具有比虛擬基準聲音分量高出至少預(yù)定數(shù)量的八度的頻率，所述虛擬基準聲音分量具有等于特定頻率分量的1/(2P)的頻率，所述特定頻率分量具有匹配樣本數(shù)的預(yù)定的整數(shù)倍周期，其中P表示自然數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述輸出裝置在輸出一個預(yù)定的聲音元素之后以預(yù)定的定時輸出下一個預(yù)定的聲音元素。
5.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述輸出裝置輸出預(yù)定數(shù)量的聲音元素，它們的輸出周期相互重疊。
6.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述輸出裝置根據(jù)指定聲音元素輸出模式的控制信息在指定的輸出起始定時輸出指定的聲音元素。
7.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述輸出裝置從具有特定頻率分量的聲音元素中，輸出具有設(shè)置為一個標準頻率的特定頻率分量的聲音元素，所述標準頻率是預(yù)定音階的一個音調(diào)，且具有特定頻率分量的聲音元素具有音階中另一個音調(diào)的頻率。
8.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，還包括用于存儲所述正弦波的至少四分之一的基本波形數(shù)據(jù)的存儲裝置，所述正弦波具有與用2的冪表示的預(yù)定樣本數(shù)匹配的一個周期；及用于基于所述基本波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生特定頻率分量，并基于所產(chǎn)生的特定頻率分量產(chǎn)生聲音元素的產(chǎn)生裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述取樣裝置在一段時間內(nèi)以預(yù)定的定時對聲頻信號進行取樣，在整個所述一段時間內(nèi)，將所述輸出裝置輸出的聲音元素的信號作為測試聲音發(fā)送到空間中。
10.一種測試方法，其特征在于，包括下列步驟根據(jù)等于用2的冪表示的預(yù)定樣本數(shù)的最小輸出單元輸出作為測試聲源的聲音元素，其中，基于一個正弦波的特定頻率分量獲得所述聲音元素，所述正弦波周期的整數(shù)倍匹配預(yù)定的樣本數(shù)；根據(jù)等于樣本數(shù)的最小取樣單位以預(yù)定的定時對作為捕捉空間中聲音的結(jié)果而獲得的聲頻信號進行取樣；及按照來自分析結(jié)果的預(yù)定測試項獲得測試結(jié)果，所述分析結(jié)果是通過對在所述取樣步驟中取樣的聲頻信號執(zhí)行預(yù)定頻率分析而獲得的。
11.一種計算機程序，用于使測試裝置執(zhí)行一種測試方法，其特征在于，所述測試方法包括作為測試聲源，根據(jù)等于用2的冪表示的預(yù)定樣本數(shù)的最小輸出單元輸出聲音元素，其中，基于一個正弦波的特定頻率分量獲得所述聲音元素，所述正弦波周期的整數(shù)倍符合預(yù)定的樣本數(shù)；根據(jù)等于樣本數(shù)的最小取樣單位以預(yù)定的定時取樣作為捕捉空間中聲音的結(jié)果而獲得的聲頻信號；及按照來自在分析結(jié)果的預(yù)定測試項獲得測試結(jié)果，所述分析結(jié)果是通過對在所述取樣步驟中取樣的聲頻信號執(zhí)行預(yù)定的頻率而獲得的。
全文摘要
通過合成基準聲音與比基準聲音高一個八度的正弦波的頻率分量來產(chǎn)生聲音元素?；鶞事曇羰且粋€正弦波的頻率分量，其周期的整數(shù)倍與由2的冪表示的樣本數(shù)匹配。從所述聲音元素中選擇頻率符合平均律中的音階的聲音元素。以預(yù)定的時間模式和音階輸出所選擇的聲音元素，以便以類似旋律的方式輸出測試聲音。
文檔編號H04R3/04GK1671253SQ200510059429
公開日2005年9月21日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者淺田宏平 申請人:索尼株式會社