声音测量设备和方法以及音频信号处理设备技术

一种基于通过从扬声器输出测试信号并用话筒拾取该测试信号获得的结果来测量从扬声器至话筒的声音到达延迟时间的声音测量设备包括下列部件。控制单元，用来执行控制以使测试信号在时轴上被扩展并随后从扬声器输出。延迟时间测量单元，用来在基于在时轴上被扩展并从扬声器输出的测试信号与通过拾取所输出的经扩展的测试信号而从话筒获得的信号之间的时间差的基础上测得的延迟时间来测量基于扩展测得的延迟时间，并获得声音到达延迟时间作为基于扩展测得的延迟时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种声音测量设备和方法以及音频信号处理设备。更具体地说，本专利技术涉及一种基于通过从扬声器输出测试信号并使用话筒拾取该测试信号而获得的结果来测量从扬声器到话筒的声音到达延迟时间的声音测量设备和方法。本专利技术还涉及具有测量声音到达延迟时间的功能的音频信号处理设备。
技术介绍
在相关技术的音频系统中，尤其是在音频信号从多个声道输出的音频系统中，诸如正弦波或时间扩展脉冲(TSP)信号等测试信号自扬声器输出，并由与扬声器处于不同位置的话筒拾取。其结果被用来测量直到自扬声器输出的声音到达话筒为止的延迟时间(声音到达延迟时间)。图12示出相关技术的一种示例技术。在图12中，将TSP信号用作测试信号。正如业内公知的，TSP信号是通过平移图12所示的脉冲信号的相位而产生。因此，从扬声器输出并由话筒拾取的TSP信号输出经快速傅立叶变换(FFT)和相位转换以使相位被回移产生TSP信号所确定的相移量，然后进行快速傅立叶逆变换(IFFT)以获得脉冲响应。如此获得的脉冲响应包括关于直到输出自扬声器的声音到达话筒为止的延迟时间的信息。具体地说，如果扬声器和话筒之间的距离不为零，则从所拾取的TSP信号获得的脉冲响应的上升位置被延迟到待从扬声器输出的TSP信号所基于的脉冲信号的上升位置之后，并且测量脉冲响应的上升位置和脉冲信号的上升位置之间的差以确定声音到达延迟时间(即图12示出的延迟时间DT)。鉴于前面的说明，参阅图12，首先如图12所示的输出信号所指示那样在预定时间段内从扬声器输出TSP信号以使TSP信号被重复输出多个周期。在从TSP信号输出开始后经过预定时间之后，如图12所示的所拾取的音频信号指示的那样，话筒开始拾取TSP信号。话筒也在预定时间段内拾取TSP信号以使多个周期的TSP信号可被拾取。拾取操作的开始与以图12所示方式作为输出信号获得的TSP信号的一个周期的开始同步。如图12所示，由于扬声器从一个周期开始时开始输出TSP信号，所以拾取操作与TSP信号的一个周期的开始同步地开始，因此可通过测量由开始于一个周期的起始(第0个时钟)的所拾取音频信号计算得到的脉冲响应的上升位置来容易地获得输出TSP信号和所拾取的TSP信号之间的相移。在图12所示的技术中，输出TSP信号和拾取的TSP信号之间的相移被测量作为上述脉冲响应的上升位置的偏移。具体地说，首先将所拾取的多个周期的TSP信号以图12所示方式相加并求平均。相加和求平均操作相对地降低诸如背景噪声等不与这些周期同步的噪声电平，并提高测得的响应信号的信噪(S/N)比。相加和求平均操作的结果经如上所述的FFT、相位转换和IFFT以获得脉冲响应，并且所获得的脉冲响应的上升位置和尚未输出的原始脉冲信号的上升位置之间的偏移被测量以测量声音到达延迟时间，即图12所示的延迟时间DT。由于拾取操作与输出TSP信号的开始同步地开始，因此基于所获得的脉冲响应的延迟时间DT的测量实际上是通过确定脉冲响应在哪个时钟上升来执行的。相关
的技术公开于日本未审专利申请第2000-097763号和04-295727号公报中。
技术实现思路
因此，可使用从扬声器输出的测试信号以及通过使用话筒拾取该测试信号而获得的信号来测量从扬声器至话筒的声音到达延迟时间。然而，相关技术的这种基于测试信号的测量技术的局限性在于，只能测量长度最多仅至测试信号一个周期的延迟时间。在图12所示的相关
的技术中，如上所述，延迟时间是基于输出测试信号和拾取的测试信号之间的相位差(时间差)来测量的。因此例如图13所示，如果延迟时间比图12所示的长一个周期，则会获得相同的延迟时间作为测量结果。如从上面的说明中所能理解的那样，图12所示的相关
的技术不允许延迟时间的精确测量，除非延迟时间的长度在测试信号的一个周期之内。也就是说，相关
的技术只能用于事先已知道延迟时间的长度在一个周期之内的情形下(即，在事先已知扬声器和话筒之间的距离在与一个周期相对应的延迟时间所对应的距离之内)。由于可测量延迟时间被局限于测试信号的一个周期之内，所以允许测量更长延迟时间的当前方法中的一种是增加测试信号的样本数。实际上，测试信号从扬声器输出以使测试信号值根据恒定时钟(例如44.1kHz)逐一输出。如果测试信号的样本数增加，则测试信号的一个周期的时间长度相应变长。因此，可测量更长的延迟时间。然而，随着测试信号的样本数增加，作为测试信号的数据量同样增加，这导致存储测试信号数据的存储器的容量增加。因此，上述方法不适用于存储器资源有限的设备。此外，尤其是当将TSP信号用作测试信号时，样本数的增加也使用于测量脉冲响应的FFT和IFFT操作中的样本数增加，这导致大的处理负荷。另外从这个角度看来，上述方法不适用于硬件资源有限的设备。因此希望基于通过从扬声器输出测试信号并使用话筒拾取该测试信号而获得的结果来测量从扬声器到达话筒的声音到达延迟时间，其中可测量延迟时间不受到设备硬件资源的限制。根据本专利技术的实施例，一种基于通过从扬声器输出测试信号并使用话筒拾取该测试信号而获得的结果来测量从扬声器到话筒的声音到达延迟时间的声音测量设备包括，执行控制以使测试信号在时间轴上被扩展并随后从扬声器输出的控制装置。根据本专利技术另一实施例，一种具有基于通过从扬声器输出测试信号并用话筒拾取该测试信号而获得的结果来测量从扬声器到话筒的声音到达延迟时间的声音测量功能的音频信号处理设备包括，执行控制以使测试信号在时间轴上被扩展并随后从扬声器输出的控制装置。该音频信号处理设备还包括延迟时间测量装置，它基于根据在时间轴上被扩展并从扬声器输出的测试信号和通过拾取所输出的扩展的测试信号而从话筒获得的信号之间的时间差的基础上测量得到的延迟时间，获得声音到达延迟时间作为基于扩展的测得延迟时间。该音频信号处理设备还包括延迟时间调整装置，它根据由延迟时间测量装置获得的声音到达延迟时间来调节待从扬声器输出的音频信号的延迟时间。根据本专利技术的一个实施例，通过在时间轴上扩展测试信号，可测量较长的延迟时间。因此，可测量长的延迟时间而不管测量信号的样本数为何。因此，根据本专利技术的一个实施例，由于测试信号在时间轴上的扩展允许测量较长延迟时间，因此可测量长的延迟时间而不管测试信号的样本数为何。因此，在基于通过从扬声器输出测试信号并使用话筒拾取该测试信号获得的结果来对从扬声器到话筒的声音到达延迟时间进行测量的过程中，不管设备的硬件资源如何，都不存在对可测量的延迟时间的限制。此外，根据本专利技术实施例的音频信号处理设备可根据使用本专利技术实施例的技术测得的延迟时间来调节待从扬声器输出的音频信号的延迟时间。附图说明图1是示出根据本专利技术的一个实施例的音频信号处理设备的内部结构以及包括该音频信号处理设备、扬声器和话筒的音频系统的结构的方框图； 图2是示出由根据该实施例的音频信号处理设备中的控制单元实现的功能性操作的图解；图3是示出根据本专利技术第一实施例的延迟时间测量过程的图解；图4A和图4B分别为示出根据现有方法输出的测试信号和扩展的输出测试信号的图解；图5是示出当输出测试信号(扩展信号)时，作为根据第一实施例的延迟时间测量过程执行的处理操作的流程图；图6是示出从所拾取的音频信号被采样直至获得延迟时间(基于扩展测得的延迟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声音测量设备，所述声音测量设备基于通过从扬声器输出测试信号并用话筒拾取所述测试信号而获得的结果来测量从所述扬声器至所述话筒的声音到达延迟时间，所述声音测量设备包括：　控制装置，用来执行控制以使所述测试信号在时轴上被扩展并随后从所 述扬声器输出；以及　延迟时间测量装置，用来在基于在时轴上扩展并从所述扬声器输出的所述测试信号与通过拾取所输出的经扩展的测试信号而从所述话筒获得的信号之间的时间差的基础上测得的延迟时间测量基于扩展测得的延迟时间，由此获得所述声音到达延 迟时间作为所述基于扩展测得的延迟时间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木野泰之，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]