自动音色控制制造技术

公开了一种用于自动控制听音室中声音信号音色的系统和方法，所述系统和方法包括以下步骤：从电气声音信号生成声学声音输出；测量所述室中总声学声级并且生成表示所述室中所述总声学声级的总电气声音信号，其中所述总声学声音包括从所述电气声音信号生成的所述声学声音输出；和根据室相关增益信号调整所述电气声音信号的增益，依据参考室数据和所估计的室数据确定所述室相关增益信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于处理信号，特别是音频信号的系统和方法(通常被称为"系 统"）。
技术介绍
听者在室中听到的声音是从声源直接传送到听者的耳朵的直达声音和在声源到 达听者耳朵之前墙壁、地板、天花板和室内各种物体的反的声音一一非直达反射声音的组 合。反射既是必要的又是有害的。这取决于其反射跟随声源所产生的直达声音到达听者耳 朵所用的频率、电平和时间。所反射的声音可使得音乐和言语声音比其原本更丰满并且更 响亮。所反射的声音还可为原声音添加令人愉快的空间感。然而，这些相同反射也会使某些 音符声音更响亮同时抵消其它音符的声音，从而导致室中的声音失真。反射到达听者耳朵 的时间还会与声源的声音大不相同，以至于(举例来说)言语可懂度可能会劣化并且听者可 能无法感知到音乐。 反射受室声学特性(其"声音特征"）的影响很大。很多因素都会影响某个给定室的 "声音特征"，其中影响最大的因素是室的大小、刚性、质量和反射率。室的尺寸(及其比率） 严重影响听音室中的声音。室的高度、长度和宽度确定空间的谐振频率以及在很大程度上 确定最佳的声音感知之处。刚性和质量均在确定既定空间将如何对在其内的声音作出反应 方面起非常重要的作用。简单来说，反射率是室明显的"现场感"，也被称为"混响时间"，即， 脉冲音调衰减到低于其原始强度的某一水平所用的时间。现场室具有大量反射率，由此其 混响时间很长。干燥的室具有很小的反射率，由此其混响时间很短。由此可见，改变室的特 性(例如，通过打开门或窗，或通过改变室中物体或人的数目）即可显著改变所感知到的声 音的音响效果(例如，音色或音质）。 根据心理声学音色和音质也被称为"音色"，所述音色是区分不同类型的声音产 生，例如，声音和乐器(弦乐器、管乐器和打击乐器)的音符、声音或音调的质量。确定音色感 知的声音的物理特性包括频谱和包络。简单来说，音色是能使特定音乐声彼此不同的东西， 即使这些音乐声具有相同音高和响度。例如，吉他和钢琴以相同响度演奏相同音符之间的 差异。 特别是在小的室（例如，车厢）中，室特征的变化对室中产生并且听到的声音的音 色的影响很显著，并且听者通常会觉得这是很讨厌的声音。
技术实现思路
公开了一种用于自动控制听音室中声音信号音色的系统。所述系统包括:扬声器， 所述扬声器被配置成从电气声音信号生成声学声音输出；麦克风，所述麦克风被配置成生 成表示所述室中总声学声音的总电气声音信号，其中所述总声学声音包括来自所述室内所 述扬声器的所述声学声音输出；和室相关增益成形块，所述室相关增益成形块被配置成接 收所述电气声音信号并且根据室相关增益信号调整所述电气声音信号的所述增益，依据参 考室数据和所估计的室数据确定所述室相关增益信号。 还公开了一种用于自动控制听音室中声音信号音色的方法。所述方法包括:从电 气声音信号生成声学声音输出；测量所述室中的总声学声级;并生成表示所述室中所述总 声学声级的总电气声音信号，其中所述总声学声音包括从所述电气声音信号生成的所述声 学声音输出并且根据室相关增益信号调整所述电气声音信号的增益，依据参考室数据和所 估计的室数据确定所述室相关增益信号。 对于本领域的技术人员而言，在研究以下附图以及【具体实施方式】后，其他系统、方 法、特征以及优点将会或将变得明显。意图是将所有此类另外系统、方法、特征以及优点包 括在本说明书内、在本专利技术的范围内，并由随附权利要求书来保护。【附图说明】 参考以下附图和描述可更好地理解本系统。图中的部件未必按比例绘制，而是强 调图示本专利技术的原理。此外，在图中，类似的附图标记表示不同视图中的相应部分。 图1是使用延迟式系数方法的未知室脉冲响应(RIR)的自适应估计的示例性系统 的框图。 图2是采用动态均衡系统的示例性自动音色控制系统的框图。 图3是采用动态均衡系统和自动响度控制系统的示例性自动音色控制系统的框 图。【具体实施方式】 在下文中，视情况而定增益可以为正值(放大)或负值(衰减）。表述"频谱增益"在 本文中用于频率相关增益(随频率的增益），而视情况而定"增益"可以是频率相关或频率不 相关的。"室相关增益"是指受处于调查中的室室的声学特性影响的增益。"增益成形"或"均 衡"意指(在频谱上)控制信号的（频谱)增益或使信号的（频谱)增益发生变化。如本文中所 使用的"响度"指主要是物理强度(幅度)的心理相关的声音的特性。 许多已知的声学控制系统展现了关于估计(稳健)室脉冲响应(RIR)，即，对外部影 响（例如，关闭车门、风噪声等背景噪声）不敏感的RIR的问题，所述外部影响会使信噪比 (SNR)劣化。出现的噪声分散了适应过程；系统尝试适应于噪声，然后再次尝试适应于原始 信号。这个过程花费了一段时间，在此期间系统并未被准确地适配。 使用如图1所示的延迟式系数方法的未知RIR的自适应估计的示例性系统包括扬 声器室麦克风(LRM)布置1、麦克风2和室4中的扬声器3,例如，室4可以是车厢。表示音频信 号X(H)的有用声音由扬声器3产生并且然后经由在室4中并且取决于室4的信号路径5传递 到麦克风2,信号路径5具有传递函数H(X)。另外，麦克风2接收由在室4外部或内部的噪声源 6产生的干扰声音信号b(n)，也被称为噪声。为简单起见，在假定声学信号转换成电信号的 比率是1:1(反之亦然)的情况下，声学信号与电信号之间不做区分。 由麦克风2拾取的干扰声音信号b(n)借助于延迟元件7延迟，用长度N(t)表示的延 迟时间，延迟时间可调。延迟元件7的输出信号被供应到减法器8,减法器8还接收来自可控 滤波器9的输出信号并且输出输出信号。滤波器9可以是滤波器长度为N、提供信号Dist U)的有限脉冲响应(FIR)滤波器，信号Dist(n)表示系统距离并且其传递函数(滤波器系 数)可借助于滤波器控制信号调整。由有用信号源10提供的有用信号X(n)也被供应到滤波 器9、提供信号均值X(n)的均值计算单元11和提供滤波器控制信号以控制滤波器9的传递函 数的自适应控制单元12。自适应控制单元12可采用最小均方(LMS)算法(例如，归一化最小 均方(NLMS)算法)根据有用信号x(n)、输出信号g和表示来自适应步长计算器(μ〇13的自 适应步长μ(η)的输出信号计算用于滤波器9的滤波器控制信号。适应步长计算器13根据信 号Dist(n)、信号均值X(n)和信号均值B(n)计算自适应步长μ(n)。信号均值B(n)表示输出信 号Sw的平均值并且由具有输出信号6(11：)的均值计算块14提供。如图1所示系统中使用的在时域中的NLMS算法如下：y(n) =h(n)x(n)T, x(n) = N=FIR滤波器的长度，y(η) =自适应(FIR)滤波器输出信号第η个样本，μ(η)=在时间（样本)η的时间点上自适应步长，I|χ|I2= 2-矢量X的部分范数，[0028I(X)1=矢量X的转置。对于以上等式中对自适应步长μ(η)的确定，可使用可如下描述的延迟式系数方 法： SNR(n)=在时间（样本)n的时间点上所估计的SNR， αχ=用于输入信号x(n)的平滑系数(αχ?〇·99)， ?S=用于误差信号& (η)的平滑系数(％ =0.999)。 从以上等式可见，自适应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动控制听音室中声音的音色的系统，其包括：扬声器，所述扬声器被配置成从电气声音信号生成声学声音输出；麦克风，所述麦克风被配置成生成表示所述室中所述总声学声音的总电气声音信号，其中所述总声学声音包括来自所述室内所述扬声器的所述声学声音输出；和室相关增益成形块，所述室相关增益成形块被配置成接收所述电气声音信号并且根据室相关增益信号调整所述电气声音信号的增益，所述室相关增益信号是依据参考室数据和所估计的室数据确定的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克里斯托夫，L肖尔茨，
申请(专利权)人：哈曼贝克自动系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE