[发明专利]用于从临界带化的脉冲响应数据确定逆滤波器的方法

说明书

(相关申请的交叉引用)

本申请要求在2009年1月30日提交的美国专利临时申请No.61/148565的权益，在此通过引用并入其全部内容。

技术领域

本发明涉及用于确定逆滤波器的方法和系统，所述逆滤波器用于在使逆滤波扬声器的输出与目标频率响应匹配的努力中修改扬声器的频率响应。在典型的实施例中，本发明是用于从表示多个临界频率带中的每一个中的扬声器的脉冲响应(impulse response)的测量的临界带化的数据确定这种逆滤波器的方法。

背景技术

在整个本公开中，包括在权利要求中，表达方式(一组的一个或更多个音频信号的全频率范围的)“临界频率带”表示根据知觉激发的考虑(perceptually motivated considerations)确定的全频率范围的频率带。一般地，在可听频率范围上，分割可听频率范围的临界频率带具有随频率增加的宽度。

在整个本公开中，包括在权利要求中，表达方式(表示具有全频率范围的音频的)“临界带化(critically banded)”数据意味着全频率范围包含临界频率带(即，被分割成临界频率带)，并且表示所述数据包含子集，所述子集中的每一个由表示不同的一个临界频率带中的音频内容的数据组成。

在整个本公开中，包括在权利要求中，在广义上使用表达方式“对于”信号或数据执行运算(例如，滤波或变换)，以表示直接对于信号或数据执行运算、或者对于信号或数据的经处理的版本(例如，对于信号的在对其执行运算之前经受了初步滤波的版本)执行运算。

在整个本公开中，包括在权利要求中，在广义上使用表达方式“系统”以表示器件、系统或子系统。例如，确定逆滤波器的子系统可被称为逆滤波器系统，并且包含这种子系统的系统(例如，包含扬声器和用于在扬声器的信号路径中应用逆滤波器的装置以及确定逆滤波器的子系统的系统)也可被称为逆滤波器系统。

在整个本公开中，包括在权利要求中，表达方式通过扬声器的信号的“再现”表示使扬声器响应信号产生声音，包括通过执行信号的任何需要的放大和/或其它处理。

通过消除或减少电声系统中的缺陷(imperfection)，执行逆滤波以改善收听扬声器(或一组扬声器)的输出的人的收听印象。通过在扬声器的信号路径中引入逆滤波器，可以获得大致平坦(或具有另一希望或“目标”形状)的频率响应和呈线性(或具有其它希望的特性)的相位响应。逆滤波器可消除尖锐的(sharp)换能器共振和频率响应中的其它的不规则性。它还可改善瞬时和空间定位。在常规的技术中，使用图形或参数均衡器来校正扬声器声音输出的大小，同时在先前存在的扬声器相位特性的顶部引入它们自身的相位特性。时间更近的方法实现解卷积(deconvolution)或逆滤波，其允许校正微细频率分辨率以及相位响应两者。逆滤波方法一般使用诸如平滑化和规则化(regularization)的技术来减少源自向声学系统应用逆滤波器的不希望或不期望的副作用。

典型的扬声器脉冲响应在最大和最小之间具有大的差异(尖锐的峰值和谷值)。如果在空间中的单个点处测量扬声器响应，那么得到的逆滤波器将仅使该一个点的响应平坦化。脉冲响应测量中的噪声或小的不精确然后会在完全逆滤波的系统中引起严重畸变。为了避免这种情况，采取多个空间测量。在优化逆滤波器之前将这些测量平均化的结果是空间上平均的响应。

适度地应用逆滤波以使得扬声器不在它们的线性运算范围外被驱动是关键的。应用的校正量的总体限制被视为全局规则化。

为了避免显著或窄的补偿，能够在计算中使用频率依赖的规则化，或者另外在计算中执行产生的值的频率依赖的加权(以例如在不期望时避免补偿深的缺口)。例如，在2007年5月8日发布的美国专利7215787描述了用于对于扬声器设计数字音频预补偿滤波器的方法。设计滤波器，以通过频率依赖的加权应用预补偿。该文献启示加权可减少在扬声器的频率响应的测量和模型化经受更大的误差的频率区域中应用的预补偿，或者可以是减少在收听者的耳朵较不敏感的频率区域中应用的预补偿的知觉加权。

在本发明之前，如何在逆滤波器确定中有效地实现临界带平滑化不是已知的。例如，如何实现用于确定扬声器的逆滤波器的方法不是已知的，在该方法中，在逆滤波器确定的分析阶段中在扬声器的测量的脉冲响应上执行临界带平滑化，并且，在带化的滤波器值的逆滤波器确定的合成阶段中执行这种临界带平滑化的逆反(inverse)，以产生确定逆滤波器的逆滤波值。