自动声均衡的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于自动声平衡的系统和方法，特征在于包括步骤:预校准的声信号被发射并被N个麦克风接收后，测量N个脉冲响应RI1，RI2，……，RIn；利用快速傅里叶变换计算N个频率响应；计算N个频率响应的平均频率响应M；将平均频率响应M转化为对数频率响应；基于使用者选取的一定数目的数据点，用插值法绘制目标声学特征曲线Cec；将目标声学特征曲线Cec转化为对数频率响应；比较平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec并计算其差值；分析源于M与Cec之间差值的曲线Cdiff；和为了确定滤波器参数以减小响应M与响应Cec之间差值，首先按照局部最大值的增益降序排列对其进行处理，然后局部最小值，同时实施连续的循环。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及声音信号处理领域。本专利技术尤其涉及用于自动声均衡的一种方法和一个系统。本专利技术的一种应用情况是：在汽车领域中，在车内放置多个麦克风并在汽车扬声器中播送预校准的声音序列。使用一个系统将发射的声学信号与接收并保存的声学信号进行比较。通过推导出的汽车车厢“声学特征”，使用者可以定义不同于汽车原本的声学特征的一个目标声学特征曲线，并再用第二个算法计算数字滤波器的系数。如果在向汽车扬声器传送声学信号之前使用这些数字滤波器对其进行滤波，可使得汽车的声学特征变为目标声学特征曲线，而不再是汽车原本的声学特征。在本专利技术中，使用昂格鲁－撒克逊术语学中被称为“IIR”（Infinite Impulse Response）的无限脉冲响应滤波器。尤其是，本专利技术中使用双二阶滤波器（Biquad filter）。本专利技术中的方法和系统涉及到对车厢的频率响应幅度的均衡。
技术介绍
我们知道在现有技术中，法国专利技术专利申请（申请号：FR2967848，申请人：CentreScientifique et Technique du）涉及到特别是应用于剧场的一个频谱改正系统。属于现有技术的该专利申请描述了包括多个基本组成单元的一个电声学系统。这些基本组成单元中包含：一个声均衡装置，一个发射器，一个接收器，用于放大由接收器发送至发射器的信号的一个放大电路，和一个计算构件，该计算构件与其它构件一起作用于声均衡装置。属于现有技术的该技术方案中，尤其是使用由噪声生成器提供的能够用于观测开环系统响应的一个测量信号或者其它方法，在接收器的位置接收发射器，即剧场的响应。对声均衡装置进行操作使得响应尽可能趋同于一个目标响应。属于现有技术的该技术方案应用于改变剧场的声学特征。同样还知道在现有技术中，美国专利US6721428B1（专利权人：Texas Instrument）中的一种扬声器自动均衡器。属于现有技术的该美国专利特别涉及到产生数字滤波器以对一个扬声器进行均衡的一种方法。提供第一数字资料，其代表扬声器声音信号对频率的目标响应曲线的允许范围。提供第二数字资料，其代表扬声器声音信号对频率的实际响应曲线。比较第一数字资料和第二数字资料并且决定实际响应曲线是否会在允许范围内。如果实际响应曲线不在允许范围内，反复地产生数字音频滤波器，将数字音频滤波器用于第二数字资料以产生用于补偿响应曲线的第三数字资料。自动最优化数字音频滤波器的频率、增益和带宽，直到补偿响应曲线进入允许范围内或到达数字滤波器数目的预定限制为止，自动最优化止于上述先发生的条件。在现有技术中，我们还知道由German Ramos和Jose J. Lopez发表的题目为：Filter Design Method for Loudspeaker Equalization Based on IIR Parametric Filters（基于IIR参数滤波器的用于均衡扬声器的滤波器设计方法）的科学出版物。
技术实现思路
本专利技术提供了一种方法，确定滤波器的参数以减小一个扬声器组合在其所处环境中频率响应的幅度与一个目标声学特征曲线之间差值，并能够对一个信号进行均衡。为了达到这个目的，本专利技术在其最通常的设计中涉及到自动声均衡的一种方法，其特征在于有以下步骤：一个预校准的声信号被发射并被N个麦克风接收到之后，测量N个脉冲响应RI1，RI2，……，RIn；利用快速傅里叶变换计算与N个脉冲相关的N个频率响应；对N个频率响应进行处理得到一个平均频率响应M；采用对数频率标度，将N个频率响应的平均频率响应M转化为对数频率响应；基于由使用者选取的一定数目的数据点，用插值法绘制一个目标声学特征曲线Cec；采用对数频率标度，将目标声学特征曲线Cec转化为对数频率响应；比较平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec，计算平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec之间差值；分析源于平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec之间差值的曲线Cdiff；和为了确定滤波器参数以减小平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec之间的差值，首先对局部最大值的增益进行降序排列，对局部最大值进行处理，然后对局部最小值进行处理，并实施连续的循环迭代；方法还包括对滤波器参数进行优化的一个步骤以改善系统的性能。那么，得益于对滤波器参数的精确和优化计算，本专利技术中的方法能够得到自动的声均衡。用插值法绘制一个目标声学特征曲线的步骤中最好使用埃尔米特插值法。有利的是，上述方法另外还包括对目标响应Cec偏移自动优化的一个步骤，其在每次循环时重复执行一次。有利的是，上述方法另外还包括对N个频率响应进行平滑处理的一个步骤。上述方法中，根据局部最大值和局部最小值的形式，最好使用与以下滤波类型相关的滤波器：峰值滤波（peak），波段丢弃滤波（notch），高通滤波（high-shelf）和低通滤波（low-shelf）。根据一种具体的实施方式，为了使误差最小，上述方法中还使用了一个全局优化算法。本专利技术也涉及到自动声均衡的一个系统，其特征在于具有装置用于：在一个预校准的声信号被发射并被N个麦克风接收到之后，对N个脉冲响应RI1，RI2，……，RIn进行测量；利用快速傅里叶变换计算与N个脉冲相关的N个频率响应；对N个频率响应进行处理得到一个平均频率响应M；采用对数频率标度，将N个频率响应的平均频率响应M转化为对数频率响应；基于由使用者选取的一定数目的数据点，用插值法绘制一个目标声学特征曲线Cec；采用对数频率标度，将目标声学特征曲线Cec转化为对数频率响应；比较平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec，计算平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec之间差值；分析源于平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec之间差值的曲线Cdiff；和为了确定滤波器参数以减小平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec之间的差值，首先对局部最大值的增益进行排列，对局部最大值进行处理，然后对局部最小值进行处理，并实施连续的循环迭代；系统还包括对滤波器参数进行优化的装置以改善系统的性能。附图说明借助下文中仅仅用于说明的本专利技术的一种具体实施方式，能够参照附图更好地理解本专利技术。在附图中：图1描述了根据本专利技术的方法的不同步骤；图2示出了本专利技术意义上的目标声学特征曲线Cec，源自N个脉冲响应的N个频率响应，以及N个频率响应的平均响应M；和图3描述了对局部最大值（“波峰”）和局部最小值（“波谷”）的检测和分类。具体实施方式图1描述了根据本专利技术的方法的不同步骤。与本专利技术相符的自动声均衡方法包括下述步骤：首先，发射一个预先校准的声学信号后，测量由N个麦克风接收到的N个脉冲响应RI1，RI2，……，RIn。其次，利用快速傅里叶变换方法计算与N个脉冲响应相关的N个频率响应。然后，对N个频率响应进行处理得到一个平均频率响应M。采用对数频率标度，将述平均频率响应M转化为对数频率响应；用插值法绘制一个目标声学特征曲线Cec，并采用对数频率标度，将其转化为对数频率响应。再然后，比较平均频率响应M和目标声学特征曲线Cec，计算平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec之间的差值。分析源于平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec之间差值的曲线Cdiff。最后，为了确定滤波器参数以减小平均频率响应M与目标声学特征曲线Cec之间的差值，首先按照局部最大值的本文档来自技高网...

【技术保护点】
自动声均衡的方法，其特征在于包括以下步骤：一个预校准的声信号被发射并且被N个麦克风接收到之后，测量N个脉冲响应RI1，RI2，……，RIn；利用快速傅立叶变换方法计算与所述N个脉冲响应相关的N个频率响应；对所述N个频率响应进行平均处理得到一个平均频率响应M；采用对数频率标度，将所述N个平均频率响应的所述平均频率响应M转化为对数频率响应；基于由使用者选择的一定数目的数据点，用插值法绘制一个目标声学特征曲线Cec；采用对数频率标度，将所述目标声学特征曲线Cec转化为对数频率响应；比较所述平均频率响应M和所述目标声学特征曲线Cec，计算所述平均频率响应M与所述目标声学特征曲线Cec的差值；分析源于所述平均频率响应M与所述目标声学特征曲线Cec之间差值的曲线Cdiff；和为了确定滤波器参数以减小所述平均频率响应M与所述目标声学特征曲线Cec之间的差值，首先对局部最大值的增益进行降序排列，对局部最大值进行处理，然后对局部最小值进行处理，并实施连续的循环迭代；所述方法还包括对滤波器参数进行优化的一个步骤以改善系统的性能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.25 FR 14515041.自动声均衡的方法，其特征在于包括以下步骤：一个预校准的声信号被发射并且被N个麦克风接收到之后，测量N个脉冲响应RI1，RI2，……，RIn；利用快速傅立叶变换方法计算与所述N个脉冲响应相关的N个频率响应；对所述N个频率响应进行平均处理得到一个平均频率响应M；采用对数频率标度，将所述N个平均频率响应的所述平均频率响应M转化为对数频率响应；基于由使用者选择的一定数目的数据点，用插值法绘制一个目标声学特征曲线Cec；采用对数频率标度，将所述目标声学特征曲线Cec转化为对数频率响应；比较所述平均频率响应M和所述目标声学特征曲线Cec，计算所述平均频率响应M与所述目标声学特征曲线Cec的差值；分析源于所述平均频率响应M与所述目标声学特征曲线Cec之间差值的曲线Cdiff；和为了确定滤波器参数以减小所述平均频率响应M与所述目标声学特征曲线Cec之间的差值，首先对局部最大值的增益进行降序排列，对局部最大值进行处理，然后对局部最小值进行处理，并实施连续的循环迭代；所述方法还包括对滤波器参数进行优化的一个步骤以改善系统的性能。2.如权利要求1所述的自动声均衡的方法，其特征在于，在用插值法绘制目标声学特征曲线的步骤中，是通过埃尔米特插值法实现的。3.如权利要求1或2所述的自动声均衡的方法，其特征在于，还包括对目标响应Cec偏移自动优化的一个步骤，该步骤在每次循环时重复执行一次。4.如权利要求1至3...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克·阿马杜，德尔菲娜·德瓦雷，
申请(专利权)人：阿嘉米斯，
类型：发明
国别省市：法国;FR