声换能器阵列是一种用于利用多个声换能器生成声音的设备。声换能器 阵列的典型例子是扬声器阵列。但是，本发明不限于扬声器阵列，而是可以 将本发明应用于能够将音频信号转换为具有方向性的声束的任何装置。
图1示出了图释按照传统的声换能器阵列的操作的示意图。
利用诸如房间的墙壁或天花板的反射物20，可以使声换能器阵列10生 成假想源(imaginary source)18。
有许多涉及具有两种用途的声换能器阵列10的总的发明构思。第一个用 途是生成定位于预定位置的声音，第二个用途是模拟多种声源。例如，不是 将两个独立的扬声器放在听众12的左右，而是可以使用扬声器阵列，使得听 众12能够体验到立体声效果。
在扬声器阵列10中，提供给扬声器阵列10的电信号(以下称为“音频信 号”)被转换为声音。这个声音被反射物20反射，然后，被反射的声音16到 达听众12的位置。用于预定用途的具有方向性的声音称为声束。
生成所述反射声音16的音频信号在作为声音输出之前应该被滤波，以补 偿由于反射物20(墙壁或天花板)所导致的影响。该反射物影响被称为室内参 数，其包括该声音的失真。
室内参数预先不知道，并且室内参数值随给定环境，即房间，而变化。 因此，按照传统技术，直接测量室内参数并且确定滤波器参数。
图2为按照传统技术测量室内参数的设备的框图。
参照图2，将在噪声发生器31中生成的噪声通过数模转换器(DAC)32和 放大器33传送到扬声器34。扬声器34被布置成面对与用于测量室内参数的 声束的输出方向相同的方向。
来自扬声器34的声音被反射物20反射并被麦克风35收集。被麦克风 35收集的信号被模数转换器(ADC)36转换为数字信号，并且被输入到分析器 37。分析器37对噪声与所收集到的信号之间的相关性进行分析，并且确定室 内参数。
因此，直接对反射的声音进行收集并分析，由此获得室内参数，并且根 据该室内参数获得滤波器参数。因此，会进行复杂的计算。为了获得室内参 数，需要数字信号处理器(DSP)38执行复杂计算，诸如相关性计算。这样复 杂结构也使得设备的成本昂贵。
此外，为了将所收集的声音传送到音响系统30，需要导线，并且听众感 觉到连接导线方面的不便之处。

本发明总的构思是在音响系统中提供一种利用声换能器阵列使室内参数 均衡的结构简单、成本低廉的设备和方法。
本发明总的构思还提供了一种计算机可读记录介质，其上载有用于执行 使室内参数均衡的方法的计算机程序。
本发明总的构思的另外的方面和效用部分将在后面的具体实施方式中进 行描述、部分将根据具体实施方式变得清楚、或者可以通过对本发明总的构 思进行实践而领会到。
通过提供一种利用声换能器阵列使音响系统中的室内参数均衡的设备， 实现本发明总的构思的前述的和/或其他方面以及效用，该设备包括：音频信 号生成单元，用于生成两个相同的音频信号；音频信号修改单元，用于修改 所述音频信号，由此生成两个具有相反相位的信号，其中所述两个信号中的 一个信号相对于另一个信号延迟与预定延迟常数对应的时间段，而另一个信 号被滤波，以及用于将两个被修改的信号提供给声束生成单元；所述声束生 成单元用于将两个被修改的信号中的每一个转换成声音，并且将一个声音直 接发送到听众位置而将另一个声音以这样方式发送到所述听众位置，即所述 另一个声音在被发送到所述听众位置之前被反射物反射；声音幅值确定单元， 用于收集通过在听众位置将两个声音合成而生成的声音，并且确定该声音的 幅值；以及控制单元，用于通过使音频信号生成单元、音频信号修改单元、 声束生成单元和声音幅值确定单元反复操作，在多个延迟常数值和滤波系数 值当中获得使合成声音的幅值为最小值的延迟常数和滤波系数。
通过提供一种利用声换能器阵列使音响系统中的室内参数均衡的方法， 也可以实现本发明总的构思的前述的和/或其他方面以及效用，该方法包括： 生成两个具有相反相位的相同音频信号，其中所述两个信号中的一个信号相 对于另一个信号延迟与预定延迟常数对应的时间段，而另一个信号被滤波； 将两个被修改的信号中的每一个转换成声音，并且将一个声音直接发送到听 众位置，而将另一个声音以这样的方式发送到听众位置，即所述另一个声音 被反射物反射并被发送到所述听众位置；收集通过在所述听众位置将两个声 音合成所生成的声音，并确定该声音的幅值；以及通过对多个延迟常数值和 滤波系数值反复进行生成音频信号的操作、发送声音并且确定声音幅值，从 而获得使所述合成声音的幅值为最小值的延迟常数和滤波系数。
通过提供一种利用声换能器阵列使音响系统中的室内参数均衡的设备， 也可以实现本发明总的构思的前述的和/或其他方面以及效用，该设备包括： 音频信号修改单元，用于对两个相同的音频信号进行修改，从而生成两个具 有相反相位的信号，其中这两个信号中的一个信号被延迟；声束生成单元， 用于将两个被修改的信号中的每一个转换为声音，并且将与被延迟的信号对 应的声音直接发送到听众位置，而将另一个声音以这样的方式发送到听众位 置，即所述另一个声音在被发送到听众位置之前被反射物反射；声音幅值确 定单元，用于在听众位置将两个声音合成并且确定合成声音的幅值；以及， 控制单元，用于在多个延迟常数值和滤波系数值当中，获得使所述合成声音 的幅值为最小值的延迟常数和滤波系数。
通过提供一种利用声换能器阵列使音响系统中的室内参数均衡的设备， 也可以实现本发明总的构思的前述的和/或其他方面以及效用，该设备包括： 声束生成单元，用于根据第一修改声音信号和第二修改声音信号，生成第一 声束和第二声束；以及控制单元，用于控制第一声束和第二声束以便同时到 达听众位置，其中第一声束直接传播到听众，并且用于获得使通过组合第一 声束和第二声束而产生的声音的幅值为最小值的滤波系数。
第二声束在到达听众位置之前从物体反射。
控制单元可以使第一声音延迟与延迟常数对应的时间段，使得第一声束 与第二声束同时到达听众位置。
通过提供一种利用声换能器阵列使音响系统中的室内参数均衡的方法， 也可以实现本发明总的构思的前述的和/或其他方面以及效用，该方法包括： 修改两个相同的音频信号，从而生成两个具有相反相位的信号，其中所述两 个信号中的一个信号被延迟；将所述两个被修改的信号中的每一个转换成声 音；将与被延迟的信号对应的声音发送到听众位置，而将另一个声音以这样 的方式发送到所述听众位置，即所述另一个声音在被发送到听众位置之前被 反射物反射；在所述听众位置对两个声音进行合成并确定所合成声音的幅值； 以及在多个延迟常数值和滤波系数值当中，获得使所合成声音的幅值为最小 值的延迟常数和滤波系数。
通过提供一种利用声换能器阵列使音响系统中的室内参数均衡的方法， 也可以实现本发明总的构思的前述的和/或其他方面以及效用，该方法包括： 根据第一修改声音信号和第二修改声音信号生成第一声束和第二声束；控制 第一声束和第二声束以便同时到达听众位置，其中第一声束直接传播到听众； 以及获得使通过组合第一声束和第二声束所产生的声音的幅值为最小值的滤 波系数。
通过对多个延迟常数值反复进行生成音频信号、修改音频信号、生成声 束以及确定声音幅值的操作获得的所述滤波系数，可以完成所述所组合的声 束的最小幅值的产生。
附图说明
根据以下结合附图对实施例的描述，本发明总的构思的这些和/或其他方 面以及效用将变得更加清楚并更容易理解，其中：
图1所示的是按照传统技术的声换能器阵列的操作的示意图；
图2所示的是按照传统技术测量室内参数的设备的框图；
图3所示的是按照本发明总的构思的实施例使室内参数均衡的设备的框 图；
图4A和4B所示的是按照本发明总的构思的实施例使室内参数均衡的方 法的流程图；
图5所示的是按照本发明总的构思的实施例在声束生成单元中生成的声 音的波形以及在听众的位置出现的波形的例子的示意图；并且
图6所示的是按照本发明总的构思的实施例通过滤波器使室内参数均衡 的处理的示意图。

以下将对本发明总的构思的实施例进行详细介绍，实施例的例子在附图 中示出，附图中相同的标号始终表示相同的要素。以下通过参照附图对实施 例进行描述，以便解释本发明总的构思。
图3所示的是按照本发明总的构思的实施例使室内参数均衡的设备的框 图。
参照图3，使室内参数均衡的设备可以包括音频信号生成单元110、音频 信号修改单元120、声束生成单元130、声音幅值接收单元150、第一控制单 元160、以及声音幅值确定单元200。
音响系统可以包括主系统100和遥控器。
主系统100是音响系统的主体，并且生成音频信号以便将该音频信号提 供给声换能器阵列，由此产生声音。按照本发明总的构思的当前实施例，在 主系统100中，可以包括音频信号生成单元110、音频信号修改单元120、声 束生成单元130、声音幅值接收单元150和第一控制单元160。
遥控器是对音响系统的功能进行控制的遥控装置。遥控器尺寸小且重量 轻，并且可以由用户操作。按照本发明总的构思的当前实施例，可以将声音 幅值确定单元200包括在遥控器中。
遥控器使用红外信道来发送对音响系统进行控制的命令。接收来自遥控 器的红外信号的装置包括在主系统100中。
按照本发明总的构思的当前实施例，使室内参数均衡的设备可以消除传 统中的用于测量室内参数的设备中的复杂结构，由此减少成本并消除由于麦 克风与音响系统之间的布线给听众带来的不便。
按照本发明总的构思的当前实施例，提出了一种利用简单计算来减少设 备的复杂度和成本的方法，其中在麦克风与音响系统之间不使用导线。
与其中计算室内参数然后利用该室内参数进一步计算滤波系数的传统方 法不同，本发明总的构思提出了一种能够直接使室内参数均衡的确定滤波系 数的方法。
此外，本发明总的构思使用了将声音收集单元布置在音响系统的遥控器 内的结构。
音频信号生成单元110可以生成两个一样的音频信号。因此，生成任意 的音频信号，并且，将两个信号传送到音频信号修改单元120。
音频信号生成单元110可以包括音响系统的音频源。例如，可以将音响 系统的音频源如磁带播放机、CD播放机、收音机调谐器用作音频信号生成单 元110。
此外，音响系统可以是TV或家庭影院系统的一部分。因此，可以将TV 的声音信号或运动画面的语音信号用作音频信号。
这样，如果音频信号生成单元110直接使用音响系统的音频信号，则不 需要生成音频信号的单独设备，并且因此可以减少成本。
按照本发明总的构思的当前实施例，还可以将单独的噪声发生器用作使 室内参数均衡的音频信号生成单元110。
音频信号修改单元120对在音频信号生成单元110生成的两个相同的音 频信号进行修改，并且将这两个相同的音频信号提供给声束生成单元130。 音频信号修改单元120使其中一个音频信号延迟，使被延迟的信号反相，并 且将其他音频信号进行滤波。
音频信号修改单元120可以包括延迟单元122、反相器124和滤波器126。
延迟单元122使给定音频信号延迟与预定延迟常数对应的时间段。因此， 在第一控制单元160中指定延迟常数。延迟单元122可以将音频信号延迟， 以生成两个信号中的、可直接传送到听众位置的声音(不被墙壁反射)。如果传 送到听众位置的声音被延迟，并且在被墙壁反射的声音到达听众时到达听众， 则可以使合成声音的幅值减小到最小。后面将参照图5对此进行解释。
反相器124使该输入的音频信号反相。在图3所示的例子中，来自延迟 单元122的音频信号被输入到反相器124。也可以将反相器124布置在延迟 单元122之前。
此外，可以将反相器124布置在滤波器旁边。由于反相器124使得两个 音频信号的相位彼此相反，因此，可以将两个信道中的任何一个信道音频信 号反相。
滤波器126能够使室内参数均衡。因此，滤波器126按照给定的滤波系 数对输入的音频信号进行滤波。
在音频信号修改单元120中被修改的两个音频信号被提供给声束生成单 元130。
声束生成单元130将作为电信号的音频信号转换为具有方向性的声束。
按照当前实施例的声束生成单元130可以使用音响系统的声换能器阵 列。因此，对室内参数进行均衡，以便将经过均衡的音频信号提供给音响系 统的声换能器阵列。
但是，声束生成单元130不限于上述功能，并且，能够将音频信号转换 为具有方向性的声束的任何装置都可以起本发明总的构思的声束生成单元 130的作用。例如，可以使用两个能够生成具有方向性的声音的扬声器。
在声束生成单元130中生成的声音有两个路径。第一声音2是由从延迟 单元122输出的音频信号生成的声音，并且被直接输出到听众位置。第二声 音4是由从滤波器126输出的音频信号生成的声音，并且，第二声音4被反 射物20反射，然后到达听众位置。
在听众位置，通过使第一声音2与第二声音4合成，生成一个声音。
声音幅值确定单元200收集通过第一声音2与第二收音的合成而生成的 声音，并且确定所合成声音的幅值。声音幅值确定单元200可以包括声音收 集单元210、声音幅值测量单元220、模数转换器(ADC)230、第二控制单元 240和声音幅值发送单元250。
按照本发明总的构思的当前实施例，可以将声音幅值确定单元200包括 在音响系统的遥控器中。通过利用通常在遥控器中使用的、发送命令以控制 音响系统的红外信道，声音幅值发送单元250可以发送所述合成声音的所确 定的幅值。
因此，听众不必进行将麦克风连接到音响系统的主系统的单独操作。按 照本发明总的构思的当前实施例，使室内参数均衡的设备可以自动获得所需 要的延迟常数和滤波系数来提均衡的声音。
在声音幅值确定单元200中，不需要单独的合成单元来确定合成声音的 幅值。从声束生成单元130输出的声音被作为声波传送到听众位置，并且， 按照声波叠加原理，通过将两个声音合成生成的声音到达听众位置。因此， 在听众位置收集合成声音。如果听众拥有遥控器，则可以将声音幅值确定单 元200放置在听众位置。
声音收集单元210收集到达听众位置的合成声音，并且将声音转换为电 信号。声音收集单元210可以是麦克风。按照本发明总的构思的当前实施例， 声音收集单元210可以是能够将声音转换为电信号的任何装置。即使听众不 单独操纵，如果遥控器被放置在听众位置，声音收集单元210也可以以一种 简单的方法收集该合成声音。
参照图2，在扬声器中生成的声音直接被麦克风收集，并且对室内参数 进行计算。根据在噪声发生器31生成的噪声与在麦克风35收集的信号之间 的相关性，获得室内参数。因此，麦克风35应该具有高性能和高质量。麦克 风35不应使收集到的声音失真。
参照图3，声音收集单元210被要求只提供足以确定合成声音的幅值的 好质量。因此，可以将低于平均质量的麦克风用作声音收集单元210。
声音幅值测量单元220对由该合成声音转换来的电信号的幅值进行测 量。因此，可以使用对麦克风输出的均方根(root mean square，RMS)值进行测 量的RMS测量装置或幅值检测器。
在该声音幅值测量单元220中测得的声音信号的幅值可以在ADC230中 被转换成数字信号。该转换可以执行来产生具有如下形式的信号，即该信号 能够在声音幅值发送单元250被方便地发送。
被转换为数字信号的声音的幅值被传送到第二控制单元240。第二控制 单元240将该幅值传送到声音幅值发送单元250。第二控制单元240可以与 遥控器中的、生成对音响系统进行控制的命令的微控制器一样。
声音幅值发送单元250将所确定的声音幅值6传送到主系统100。声音 幅值发送单元250可以包括红外(IR)信号发送单元，用于利用IR信道发送合 成声音的幅值。但是，本发明总的构思还可以包括射频(RF)信号发送单元， 用于利用RF信道传送所确定的声音幅值。
由于只确定并且向主系统100传送声音幅值，而不传送声音本身，因此， 本发明总的构思的当前实施例并不需要传统技术中使用的高质量麦克风、导 线和复杂的处理器。因此，可以将声音幅值确定单元200包括在遥控器中， 并且，由此可以给听众提供便利。
声音幅值接收单元150接收由声音幅值确定单元200确定并传送的合成 声音的幅值。根据声音幅值发送单元250的发送方法确定声音幅值接收单元 150的接收方法。例如，如果声音幅值发送单元250利用IR信道发送合成声 音的幅值，则声音幅值接收单元150可以使用IR信号接收设备。如果通过 RF信道发送合成声音的幅值，则声音幅值接收单元150可以使用RF信号接 收设备。
第一控制单元160对音频信号生成单元110、音频信号修改单元120和 声束生成单元130进行控制，以便反复进行发送和接收操作。因此，获得使 室内参数均衡的滤波系数。
为了获得滤波系数，本发明总的构思使用了与传统技术不同的方法。在 传统技术中，对收集的声音进行分析，直接计算室内参数，并且利用室内参 数获得滤波系数。
相反，本发明总的构思不获得室内参数。而是在多个滤波系数值当中获 得用于使通过两个声音2和4的合成而获得的声音的幅值最小化的滤波系数。
因此，第一控制单元160进行两个处理。
第一处理控制两个声音2和4使其同时到达听众位置。由于被反射物20 反射并随后到达听众位置的声音4行进的距离比直接到达听众位置的声音2 行进的距离长，因此在声音4中出现延迟。因此，通过在输出声音2之前， 将直接到达听众位置的声音2延迟预定延迟常数对应的一段时间，从而使得 两个声音2和4能够同时到达听众位置。这是通过一种用于获得使合成声音 的幅值成为最小值的延迟常数的处理来完成的，在该处理中，对多个延迟常 数反复进行生成音频信号、修改音频信号、生成声束以及确定声音幅值的操 作。
尽管在第一处理中确定的延迟常数被传送到延迟单元122，并且与直接 传送到听众位置的声音对应的音频信号被延迟，但是第二处理包括获得滤波 系数。
在第二处理中，通过对多个延迟常数反复进行生成音频信号、修改音频 信号、生成声束以及确定声音幅值的操作，获得使合成声音的幅值成为最小 值的滤波系数。
在第二处理完成并且再现了音频信号之后，使用所确定的滤波系数，并 且可以向听众提供依据其使室内参数均衡的声音。
参照图3，以下将按照图4A和4B，对使室内参数均衡的方法的每个操 作进行更详细的说明。图4A和4B所示的是按照本发明总的构思的实施例使 室内参数均衡的方法的流程图。
图4A示出了如上述第一控制单元160中执行的第一处理，即获得延迟 常数的处理。
由于在第一处理中还没有确定滤波系数，因此，在操作S100中，将滤波 器126设定为旁路模式。因此，与将被反射的声音4对应的音频信号毫无变 化地传送到声束生成单元130。
在第一控制单元160中，选择多个延迟常数值中的一个，并且在操作S100 中改变延迟单元122的延迟常数。在操作S120中，利用选择的延迟常数，执 行生成音频信号、修改音频信号、生成声束和确定声音幅值的处理。
在操作S130中，操作S130确认所确定的合成声音的幅值(R)是否是最小 值。如果所确定的合成声音的幅值(R)是最小值，则在操作S140中存储所使 用的延迟常数。如果已经确定的合成声音的幅值(R)不是最小值，则不存储所 使用的延迟常数。
操作S150确认是否存在另一个延迟常数。如果存在另一个延迟常数，则 按照该延迟常数反复进行操作S110到S140。
通过执行第一处理，可以找到能够控制两个声音2和4使其同时到达听 众位置的延迟常数。
图4B示出了如以上所述的在第一控制单元160中执行的第二处理，即寻 找滤波系数的处理。
在操作S200中，将在第一处理中发现的延迟常数设定为在延迟单元122 中使用的延迟常数。
在操作S210中，选择多个滤波系数中的一个，并且改变滤波器126的滤 波系数。
在操作S220中，利用所选择的滤波系数执行生成音频信号、修改音频信 号、生成声束以及确定声音幅值的处理。
操作S230确认所确定的合成声音的幅值(R)是否为最小值。如果所确定 的合成声音的幅值(R)为最小值，则在操作S240中存储所使用的滤波系数。 如果所确定的合成声音的幅值(R)不是最小值，则不存储所使用的滤波系数。
操作S250确认是否存在另一个滤波系数。如果存在另一个滤波系数，则 对该滤波系数反复执行操作S210到S240。
通过进行第二处理，滤波系数使受反射物影响的声音4产生与直接到达 听众位置的声音2一样的波形。
以下将对当通过使图3的两个声音2和4的合成而生成的声音具有最小 幅值时使室内参数均衡的原理进行解释。
图5所示的是示出了按照本发明总的构思的实施例在声束生成单元130 中生成的声音的波形，即，在听众位置出现的波形的例子的示意图。
参照图3，在根据在延迟单元122中被延迟并在反相器124中被反相的 音频信号生成声音2，并且该声音2被输出到听众之后，如果声音2到达声 音收集单元21，则声音2具有如参考标号7所示的波形。
由被滤波器126均衡后的音频信号生成的声音4被反射物20反射之后， 如果声音4到达位于听众位置的声音收集单元210，则声音4具有如参考标 号8所示的波形。
两个波形7和8的比较结果说明这两个波形7和8幅值相同，但相位相 反。因此，如标号9所示，由两个声音2和4合成的声音具有值接近0的波 形。
但是，本发明总的构思不要求合成声音的幅值为0。而是在已知的延迟 常数和滤波系数中，寻找使合成声音的幅值成为最小值的延迟常数和滤波系 数。因此，与需要高精度麦克风的传统技术不同，可以用低价麦克风实现按 照本发明总的构思的声音收集单元210。
图6所示的是示出了一种按照本发明总的构思的实施例通过滤波器126 使室内参数均衡的处理的示意图。
参照图6，假设房间参数的函数为H(ω)，则可以将函数H-1(ω)设定为滤 波器126中的滤波系数。由于滤波器126使室内参数完全均衡，因此，在声 音收集单元210中收集的合成声音具有接近0的值。
因此，按照本发明总的构思的当前实施例，如果在多个滤波系数值当中 找到使合成声音的幅值为最小值的滤波系数，则该滤波系数具有接近H-1(ω) 的值。
如上所述，按照本发明总的构思的、使室内参数均衡的方法和设备，即 使在没有直接获得影响声音的室内参数的情况下，也能够得到使室内参数均 衡的滤波参数。此外，由于只需要确定合成声音的幅值，因此可以以简单结 构和低成本使室内参数均衡。此外，由于只需要测量声音幅值，因此可以将 声音幅值收集单元包括在遥控器内。因此，听众免除了连接导线的不便。
按照本发明总的构思使室内参数均衡的方法可以应用于多信道。图1示 出了在声换能器阵列中生成一个声束的例子，并且因此，以上对按照一个声 道(一个声束)使室内参数均衡进行了描述。
但是，声换能器阵列能够输出多个声束，并且，可以生成多个信道，声 音按照相对于诸如墙壁或天花板的反射物20的相对方位在这些信道声道中 到达听众位置。例如，输出被左边的侧壁反射的声束的左信道可以起虚拟的 左扬声器的作用，而输出被右边的侧壁反射的声束的右声道可以起虚拟的右 扬声器的作用。
因此，可以针对每个声道进行按照本发明总的构思的使室内参数均衡。 通过对每个声道反复执行寻找滤波系数的处理，可以方便地将本发明总的构 思应用于多个声道。
按照本发明总的构思的、使室内参数均衡设备和方法，对合成声音的幅 值进行测量，并且，获得使幅值成最小值的延迟常数和滤波系数，由此，能 够在结构简单且成本低的情况下，利用影响声音的反射物，使室内参数均衡。 此外，由于只需要对声音幅值进行测量，因此，可以将声音幅值确定单元包 括在遥控器内，由此使听众免除连接导线之不便。
本发明总的构思也可以体现为计算机可读记录介质上的计算机可读代 码。计算机可读记录介质是能够存储随后可以被计算机系统读取的数据的任 何数据存储装置。计算机可读记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机 存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘以及光数据存储装置。
尽管已经示出并描述了本发明总的构思的几个实施例，但是，本领域的 技术人员应该明白，在不脱离由所附权利要求和它们的等价物限定了其范围 的本发明总的构思的原理和精神的情况下，可以在这些实施例中进行修改。