离线迭代的声重放系统频响均衡方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种离线迭代的声重放系统频响均衡方法和装置。该方法包括：（1）利用测量仪器获取待均衡系统的脉冲响应序列；（2）选取噪声信号，利用噪声信号与脉冲响应序列的卷积获取反馈信号；（3）结合噪声信号和反馈信号，利用逐次迭代的最小二乘准则依次估计出各级均衡器的参数；（4）级联各级均衡器，形成合成均衡器；（5）利用合成均衡器的参数更新FIR滤波器系数，完成系统频响均衡。该装置包括：声源、数字信号处理器、功率放大器、扬声器；各单元依次顺序连接。本发明专利技术通过增加级联均衡器数量,可以明显提升均衡器的响应均衡能力,同时通过离线估计方式,便于处理复杂计算的均衡任务，同时也节省了均衡器的硬件制作成本。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种声重放系统的频响均衡方法和装置，特别涉及一种离线迭代的声重放系统频响均衡方法和装置。
技术介绍
近年来，随着大规模集成电路和数字信号处理技术的迅速发展，基于数字信号处 理技术的声重放系统响应均衡问题也逐渐受到国内外多家研究机构及企业的关注，并有几家公司推出了几款带有响应均衡功能的声学产品。乌普萨拉大学(Uppsala University)旗下的Dirac公司推出了 Dirac HD Sound技术,用于解决自由场环境下扬声器单元的频响曲线峰谷点均衡，同时还推出了 Dirac Live技术,用于解决房间内声重放系统的频响曲线峰谷点均衡。香港正然传讯有限公司推出了 CONEQ技术，用于解决房间内扬声器系统的频响起伏均衡，该技术利用单个传声器在扬声器单元前方按照蛇形走线路径逐点采集扬声器系统的脉冲响应数据，然后通过特定的响应数据处理算法，实行对扬声器系统的频响均衡。丹麦林道夫(LYNGD0RF)公司推出了房间均衡技术——Room Perfect，该技术利用单个传声器在房间内的多个位置点采集扬声器系统的响应数据，并利用这些多点响应信息完成听者位置的响应曲线均衡。美国KRK公司也推出了房间内声重放系统响应均衡产品——Ergo(Enhanced Room Geometry Optimization),该产品也是利用单个传声器在听者位置四周采集响应数据，并处理这些响应数据获得均衡器的参数，完成对听者位置点的响应均衡。针对自由场及混响场内扬声器系统均衡方法的研究文献较多，其中一些代表性的研究成果如下文献 I-Stephen T. Neely and Jont B. Allen, “Invertibility of a roomimpulse response , ” J. Acoust. Soc. Am, Vol. 66, No. I, pp. 165- 169, July1979.——提出了房间响应中最小相位响应部分的计算方法，并对最小相位响应的零极点倒置，获得了最小相位响应的逆滤波响应，基于最小相位部分的逆滤波器参数对房间响应进行均衡处理，并通过实验证实了算法的有效性。文献2-Yoichi Haneda , Shoji Makino, and Yutaka Kaneda, “Commonacoustical pole and zero modeling of room transfer functions, ” IEEE Transactionon Speech and Audio Processing, Vol. 2, No. 2, pp. 320-328， April 1994.-针对房间内多个位置点采集的多组传递函数，提出了基于共声学极点模型的房间传递函数融合算法，减少了房间模型的估计参数，提高了计算速度。文献 3-Aki Harma, Matti Karjalainen, Lauri Savioja, Vesa Valimaki,Unto K. Laine, and Jyri Huopaniemi, “Frequency-warped signal processing foraudio application, ” J. Audio Eng. Soc. , Vol. 48, No. 11, pp. 1011-1029,November 2000.-提出基于弯折频率域的响应均衡方法，利用线性预测编码(LinearPredictive Coding-LPC)方法计算弯折频率域内的均衡器参数,从而提高对低频区域的均衡能力。传统的声重放系统均衡方法，都是基于对系统脉冲响应函数进行分析,拟合这些脉冲响应函数的零极点模型，再通过零极点倒置找出系统的逆滤波器响应，从而获得了声重放系统的均衡器参数。这些方法的参数估计过程都是依赖于最小均方误差(Least MeanSquares——LMS)算法或者线性预测编码(LPC)算法的单次估计来计算均衡器的参数，这种基于单次估计方法所获得的逆滤波器参数与理想的逆滤波器参数之间仍然存在着一定程度的偏差，这些偏差将造成均衡后的声重放系统频响曲线在一些频带内仍有较为明显的峰谷起伏性，仍未达到较为理想的频响平直特性。这些均衡后频响曲线的峰谷起伏特性是由均衡器的参数误差所造成的，为了削弱均衡后频响曲线的峰谷起伏特征，需要进一步提高均衡器的参数估计精度，因此需要寻找更为精确有效的均衡器参数估计方法。针对现有基于单次LMS或者单次LPC参数估计算法，在系统均衡器参数估计方面所存在的一定误差缺陷，需要考虑采用多次迭代估计的方法，通过多次迭代操作使所估计的级联均衡器响应逐步逼近理 想的系统逆滤波器响应，减少均衡器的参数估计误差，从而保证均衡后频响曲线具有更好的平直特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服基于单次LMS或者单次LPC参数估计算法，在系统均衡器参数估计方面所存在的一定误差缺陷，提供一种离线迭代的声重放系统频响均衡方法和装置。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下一种离线迭代的声重放系统频响均衡方法，如图I所示，包括如下步骤 (1)利用测量仪器获取待均衡系统的脉冲响应序列； (2)选取噪声信号，利用噪声信号与脉冲响应序列的卷积获取反馈信号； (3)结合噪声信号和反馈信号，利用逐次迭代的最小二乘准则依次估计出各级(均衡器的参数； (4)级联各级均衡器，生成合成均衡器；(5)利用合成均衡器的参数更新有限脉冲响应(FiniteImpulse Response-FIR)滤波器系数，完成系统频响均衡。进一步地，步骤(I)中的利用测量仪器获取待均衡系统的脉冲响应序列，具体步骤是通过测量仪器发出噪声信号，用传声器采集和记录由噪声激励所产生的系统脉冲响应序列。按照声重放系统的均衡环节和目标的差异，如图2所示，可以将脉冲响应的测量分为以下三种情况 情况I :如果声重放系统仅需要均衡信号处理和功放所组成电路部分的系统响应，则在脉冲响应测试时，仅测试和记录由噪声激励所产生的功放输出端的脉冲响应序列。情况2 :如果声重放系统需要均衡电路部分和扬声器部分所组成系统的响应，则在脉冲响应测量时，将传声器置于空间期望位置点，测量和记录由噪声激励所产生的该点处的脉冲响应序列。情况3 :如果声重放系统需要均衡电路部分、扬声器部分和外部环境三者所组成系统的响应，则在脉冲响应测量时，将传声器依次置于空间多个位置点，记录多个位置点上的脉冲响应序列，并按照一定的融合方式对多位置点的脉冲响应进行平均化处理，获得平均后的脉冲响应序列。进一步地，步骤(2)中的选取噪声信号，这种噪声信号可以为指定带宽的白噪声序列或者最大长度序列(Maximum Length Sequence-MLS)所产生的噪声信号，这种信号呈现平坦的功率谱特性，以用于训练出自由场或混响场内扬声器到传声器位置点的传递函数；根据实际测量所获得脉冲响应序列的长度L:.来选取噪声信号的序列长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离线迭代的声重放系统频响均衡方法，包括如下步骤：（1）利用测量仪器获取待均衡系统的脉冲响应序列；（2）选取噪声信号，利用噪声信号与脉冲响应序列的卷积获取反馈信号；？（3）结合噪声信号和反馈信号，利用逐次迭代的最小二乘准则依次估计出各级均衡器的参数；（4）级联各级均衡器，生成合成均衡器；（5）利用合成均衡器的参数更新有限脉冲响应滤波器系数，完成系统频响均衡。

【技术特征摘要】
1.一种离线迭代的声重放系统频响均衡方法，包括如下步骤 (1)利用测量仪器获取待均衡系统的脉冲响应序列； (2)选取噪声信号，利用噪声信号与脉冲响应序列的卷积获取反馈信号； (3)结合噪声信号和反馈信号，利用逐次迭代的最小二乘准则依次估计出各级均衡器的参数； (4)级联各级均衡器，生成合成均衡器； (5)利用合成均衡器的参数更新有限脉冲响应滤波器系数，完成系统频响均衡。2.根据权利要求I所述的离线迭代的声重放系统频响均衡方法，其特征在于所述的步骤(I)中的利用测量仪器获取待均衡系统的脉冲响应序列，具体步骤为通过测量仪器发出噪声信号，用传声器采集和记录由噪声激励所产生的系统脉冲响应序列；如果所述声重放系统仅需要均衡信号处理和功放所组成电路部分的系统响应，则在脉冲响应测试时，仅测试和记录由噪声激励所产生的功放输出端的脉冲响应序列；如果声重放系统需要均衡电路部分和扬声器部分所组成系统的响应，则在脉冲响应测量时，将传声器置于空间期望位置点，测量和记录由噪声激励所产生的该点处的脉冲响应序列；如果声重放系统需要均衡电路部分、扬声器部分和外部环境三者所组成系统的响应，则在脉冲响应测量时，将传声器依次置于空间多个位置点，记录多个位置点上的脉冲响应序列，并按照一定的融合方式对多位置点的脉冲响应进行平均化处理，获得平均后的脉冲响应序列。3.根据权利要求I所述的离线迭代的声重放系统频响均衡方法，其特征在于所述步骤(2)中的噪声信号为指定带宽的白噪声序列或者最大长度序列所产生的噪声信号，根据实际测量所获得脉冲响应序列的长度4来选取上述噪声信号的序列长度44 > 10x4。4.根据权利要求I所述的离线迭代的声重放系统频响均衡方法，其特征在于所述步骤(2)中的利用噪声信号与脉冲响应序列的卷积获取反馈信号，其具体实现如下 假设噪声信号的时域序列矢量为 sW =[ (。)Sw(I) —, 其中，父是噪声信号时域离散序列的采样点数；假设经测量仪器测量获得的声重放系统的时域脉冲响应序列表达式 h = [A。A1 …hM_J, 其中，M为系统时域脉冲响应的序列长度；联合噪声序列和声重放系统的时域脉冲响应序列，获得反馈信号的时域序列矢量表达式为r = [r(0) r(l) ■■■ r(iV-l)f =3IT *h, 其中代表两个序列矢量之间进行卷积操作。5.根据权利要求4所述的离线迭代的声重放系统频响均衡方法，其特征在于在进行噪声序列和脉冲响应序列的卷积操作时，已经将卷积后所获得反馈信号序列的头部切除掉长度为Af的序列部分，获得了长度为N的反馈信号序列。6.根据权利要求I所述的离线迭代的声重放系统频响均衡方法，其特征在于所述步骤(3)中的结合噪声信号和反馈信号，利用逐次迭代的最小二乘准则依次估计出各级均...

【专利技术属性】
技术研发人员：马登永，
申请(专利权)人：苏州上声电子有限公司，
类型：发明
国别省市：