用于建立聲區的聲系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本公開涉及用于處理信號的系統和方法(通常被稱為"系統"）。
【背景技術】
[0002] 在空間內部的空間上有限的區一般提供關于聲重現的各種用途。在音頻工業中的 感興趣的領域是在開放房間內部同時重現不同的聲材料的多個區的能力。這被期望得到而 不使用物理分離或不使用頭戴式耳機，且在本文被稱為"建立聲區"。聲區是聲所分布的房 間或區域。更具體地，具有待重現的音頻信號的足夠預處理的揚聲器的陣列具有意義，其中 不同的聲材料在預定義區中被重現而不干擾來自相鄰區的信號。為了實現聲區，必須調節 多個聲源的響應以近似在重現區中的期望聲場。以對聲區的產生的可應用性的不同程度公 布了涉及聲場控制的各種概念。
【發明內容】
[0003] 用于在聽覺上重現Q個電音頻信號（其中Q=I，2,3，.并建立N個聲區（其中N = 1，2,3···)的聲系統，在每個聲區中，提供所重現和傳輸的Q個電音頻信號的單獨模式的接收 聲信號出現，聲系統包括配置成處理Q個電音頻信號以提供K個經處理的電音頻信號的信號 處理布置和布置在彼此分離的位置處和在N個聲區內或相鄰于N個聲區的K組揚聲器，每組 揚聲器配置成將K個經處理的電音頻信號轉換成對應的K個聲學音頻信號。聲系統還包括配 置成監測收聽者的頭相對于參考收聽位置的位置的監測系統。根據從K組揚聲器中的每個 到N個聲區中的每個的轉移矩陣來轉移K個聲學音頻信號中的每個，其中它們有助于對應的 接收聲信號。Q個電音頻信號的處理包括配置成補償轉移矩陣的濾波，使得每個接收聲信號 對應于Q個電音頻信號之一。基于收聽者的頭的所識別的位置來調節濾波的特性。
[0004] 用于在聽覺上重現Q個電音頻信號（其中Q=I，2,3，.并建立N個聲區（其中N = 1，2,3···)的方法，在每個聲區中，提供所重現和傳輸的Q個電音頻信號的單獨模式的接收聲 信號出現，方法包括處理Q個電音頻信號以提供K個經處理的電音頻信號以及使用布置在彼 此分離的位置處和在N個聲區內或相鄰于N個聲區的K組揚聲器來將K個經處理的電音頻信 號轉換成對應的K個聲學音頻信號。該方法還包括監測收聽者的頭相對于參考收聽位置的 位置。根據從K組揚聲器中的每個到N個聲區中的每個的轉移矩陣來轉移K個聲學音頻信號 中的每個，其中它們有助于對應的接收聲信號。Q個電音頻信號的處理包括配置成補償轉移 矩陣的濾波，使得接收聲信號中的每一個對應于電音頻信號之一。基于收聽者的頭的所識 別的位置來調節濾波的特性。
[0005] 當檢查下面的附圖和詳細描述時，其它系統、方法、特征和優點將或將變得對本領 域中的技術人員明顯。意圖是所有這樣的額外系統、方法、特征和優點包括在本描述內、在 本發明的范圍內并被下面的權利要求保護。
【附圖說明】
[0006] 參考下面的描述和附圖將更好地理解系統。附圖中的部件并不一定按比例，相反 強調說明本發明的原理。而且，在附圖中，相似的參考數字在全部不同的視圖中表示對應的 部件。
[0007] 圖1是具有單獨的聲區的汽車座艙的頂視圖。
[0008] 圖2是示出2\2聽覺傳輸(1:瓜11831^^1)立體聲系統的示意圖。
[0009] 圖3是示出具有四個收聽位置和圍繞收聽位置布置的立體聲揚聲器的汽車的座艙 的示意圖。
[001 0]圖4是示出包括兩個4 X 4和一個8 X 8逆濾波器矩陣的8 X 8處理布置的方框圖。
[0011] 圖5是示出視覺地監測收聽者的頭相對于在三維空間中的參考收聽位置的位置的 視覺監測系統的示意圖。
[0012] 圖6是示出當聲區跟蹤頭位置時在圖1中示出的汽車座艙的示意圖。
[0013] 圖7是示出具有通過查找表調節的一個濾波器矩陣的系統的示意圖。
[0014] 圖8是示出具有通過音量漸減器調節的三個濾波器矩陣的系統的示意圖。
[0015] 圖9是示出具有Q個輸入信號(源）、M個記錄通道(麥克風)和K個輸出通道(揚聲器） 的簡單聲學多輸入多輸出（MHTO)系統的示意圖，包括多重誤差最小均方(MELMS)系統或方 法。
[0016 ] 圖1 〇是示出在圖9所示的MMO系統中可應用的1X2X 2MELMS系統的流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 參考圖1，示出在圍場例如汽車1的座艙2中的單獨聲區（ISZ)，其特別是包括兩個 不同的區A和B。聲程序A在區A中重現，而聲程序B在區B中重現。這兩個區的空間方向不是固 定的，且應適應于收聽者位置并理想地能夠跟蹤確切的位置，以便在有意義的空間區中重 現期望聲程序。然而，在這兩個區(A和B)的每個中發現的聲場的完全分離對于在混響條件 下實現的實際系統不是可實現的條件。因此，應預期，收聽者受到由相鄰重現的聲場產生的 某個程度的煩惱。
[0018] 圖2示出二區（例如在左耳L周圍的一個區和在右耳R周圍的另一區）聽覺傳輸立體 聲系統，即2X2系統，其中接收信號是雙耳的(立體聲），例如由收聽者的兩耳或布置在耳朵 位置處的人造頭上的兩個麥克風拾取。在收聽者11周圍從輸入電立體聲音頻信號XL(j ω )、 XR(j?)通過兩個揚聲器9和10結合具有四個逆濾波器3-6的逆濾波器矩陣來建立圖2的聽 覺傳輸立體聲系統，這四個逆濾波器具有轉移函數CLL( j ω )、CLR( j ω )、CRL( j ω )和CRR( j ω)并被連接在兩個揚聲器9和10的上游。信號和轉移函數是與時域信號和函數對應的頻域 信號和函數。可由任何適當的音頻信號源例如無線電接收機、音樂播放器、電話、導航系統 等提供的左電輸入(音頻)信號XUjco )和右電輸入(音頻)信號XR(jco)由逆濾波器3-6預先 過濾。濾波器3和4使用轉移函數CLL( j ω )和CLR( j ω )過濾信號XL( j ω )，而濾波器5和6使用 轉移函數CRL( j ω )和CRR( j ω )過濾信號XR( j ω )，以提供逆濾波器輸出信號。由濾波器3和5 提供的逆濾波器輸出信號由加法器7組合，而由濾波器4和6提供的逆濾波器輸出信號由加 法器8組合，以形成組合信號SL( j ω )和SR( j ω )。特別是，提供到左揚聲器9的信號SL( j ω ) 可被表示為：
[0019] SL(jco)=CLL(jco) · XL(jco)+CRL(jco) · XR(jco)， (I)
[0020] 以及提供到左揚聲器10的信號SR(jc〇)可被表示為：
[0021] SR(jco)=CLR(jco) · XL(jco)+CRR(jco) · XR(jco)。 (2)
[0022]揚聲器9和10發射聲學揚聲器輸出信號SL( j ω )和SR( j ω )以分別被收聽者的左耳 和右耳接收。實際上存在于收聽者11的左耳和右耳處的聲信號分別被表示為ZL(jco WPZR (j?)，其中：
[0023] ZL(jco)=HLL(jco) · SL(jco)+HRL(jco )· SR(jco)， (3)
[0024] ZR(jco)=HLR(jco) · SL(jco)+HRR(jco) · SR(jco)。 （4)
[0025] 在方程3和4中，轉移函數Hi j(j ω )表示在頻域中的房間脈沖響應(RIR)，即從揚聲 器9和10到分別收聽者的左耳和右耳的轉移函數。指數i和j可以是"L"和"R"，并分別指左和 右揚聲器(指數"i"）和左耳及右耳(指數"j"）。
[0026] 上面的方程1-4可以在矩陣形式中被重寫，其中方程1和2可組合成：
[0027] S(jco)=C(jco) ·Χ(]·ω)，（5)
[0028] 且方程3和4可組合成為：
[0029] Z(jco)=H(jco) · S(jco)，（6)
[0030] 其中X(jc〇)是由電輸入信號組成的矢量，g卩X(jω) = [XL(jω)，XL(jω)]T，S(j ω)是由揚聲器信號組成的矢量，g卩S(jω)=[SL(jω)，SL(jω)]T，C(jω)是表示四個濾波 器轉移函數CLL( j ω )、CRL( j ω )、CL