專利名稱：裝備、方法以及該裝備在音頻系統(tǒng)中的使用的制作方法
裝備、方法以及該裝備在音頻系統(tǒng)中的4OT
本發(fā)明涉及一種依照權(quán)利要求1的前序的裝置。
本發(fā)明還涉及一種在語(yǔ)音再現(xiàn)裝備中的方法。
依照現(xiàn)有技術(shù)，已知將測(cè)試信號(hào)饋送給揚(yáng)聲器的校準(zhǔn)方法。使用測(cè)量系統(tǒng) 來(lái)測(cè)量對(duì)于該測(cè)試信號(hào)的響應(yīng)，并且使用均衡器盡可能地調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的頻率響 應(yīng)。
在測(cè)量系統(tǒng)中，現(xiàn)有技術(shù)的缺陷在于麥克風(fēng)的放置和固定安裝需要麥克風(fēng) 專用支承件，其通常非常昂貴并且是麥克風(fēng)專用的。另外，即使在昂貴的麥克 風(fēng)中，該麥克風(fēng)支承件不良地衰減了聲學(xué)和機(jī)械的振動(dòng)，這顯著地干擾了電聲 測(cè)量和校準(zhǔn)。
本發(fā)明旨在消除現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，并且為此提出了一種全新類別的 裝置、方法以及在聲音再現(xiàn)裝備中的使用，特別是與其校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明基于將麥克風(fēng)的連接和支承件配置成基本上平面的連接件，其裝備 有兩個(gè)開(kāi)口，并且由相對(duì)厚的柔性材料組成，用于將麥克風(fēng)連接至一個(gè)支柱上。
依照本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例，該連接設(shè)備應(yīng)用在如下的環(huán)境中，有源的 揚(yáng)聲器裝備有信號(hào)產(chǎn)生器，其用來(lái)產(chǎn)生對(duì)數(shù)掃描正弦測(cè)試信號(hào)。
依照本發(fā)明的第三im實(shí)施例，該連接設(shè)備應(yīng)用在如下的環(huán)境中，其中測(cè) 試信號(hào)的級(jí)別以達(dá)到最大可能信噪比的方式來(lái)調(diào)節(jié)。
依照本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例，該連接設(shè)備應(yīng)用在如下的環(huán)境中，其中借 助于有源的亞低音揚(yáng)聲器中所構(gòu)造的正弦產(chǎn)生器，將主揚(yáng)聲器和亞低音揚(yáng)聲器 的相位在交叉頻率上設(shè)置成相同。
依照本發(fā)明的第五優(yōu)選實(shí)施例，該連接設(shè)備應(yīng)用在如下的環(huán)境中，其中對(duì) 數(shù)正弦信號(hào)用于均衡在聽(tīng)位置(麥克風(fēng)的位置)的揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)，從而消
除揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器的相互級(jí)別的差別以及飛行時(shí)間延遲(time-of-flight delays )o
更具體地，依照本發(fā)明的裝置特征在于由權(quán)利要求1的特征部分所描述的。 依照本發(fā)明的方法，依次，特征在于由權(quán)利要求5的特征部分所描述的。借助于本發(fā)明可獲得相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)。借助于依照本發(fā)明的裝置，以成本有效的方式甚至可以將一個(gè)非常便宜的 麥克風(fēng)連接至測(cè)試系統(tǒng)。特別是，結(jié)合本發(fā)明所描述的測(cè)量和校準(zhǔn)方法，該連 接裝置具有非常重大的經(jīng)濟(jì)意義，因?yàn)楦咚侔l(fā)展的觀懂和校準(zhǔn)方法消除了對(duì)于 測(cè)試麥克風(fēng)的高品質(zhì)和高價(jià)格的需要。傲照本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例，由于測(cè)試信號(hào)并不是由計(jì)算m^^揚(yáng)聲器，而是從揚(yáng)聲器中發(fā)生，所以除了聲學(xué)響應(yīng)之外在測(cè)試信號(hào)中沒(méi)有其他失真或改變。除了聲音傳輸路徑，該測(cè)試信號(hào)僅僅受測(cè)試麥克風(fēng)和計(jì)^m聲卡的輸入的頻率響應(yīng)影響。由于測(cè)試信號(hào)是內(nèi)置的，它總是可以被得到。 由于信號(hào)的波峰因數(shù)小，它產(chǎn)生好的信噪比。 依照本發(fā)明的第三實(shí)施例，可達(dá)到以下優(yōu)點(diǎn)。 由于麥克風(fēng)的距離會(huì)很大地變化，所以由測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生的聲音響應(yīng)的幅值 可在很寬的極限內(nèi)變化。由環(huán)境產(chǎn)生的噪音不會(huì)以相同方式變化，而是保持(在每一房間內(nèi))相對(duì)恒定。如果麥克風(fēng)離揚(yáng)聲激艮近，貝i做記錄的信號(hào)可能會(huì)太大，在這種情況下它 將在計(jì)算機(jī)聲卡中被限制峰值。如果麥克風(fēng)離得很遠(yuǎn)，該信號(hào)相比于環(huán)境噪音來(lái)說(shuō)可能會(huì)太小，在這種情 況下信噪比將會(huì)較差。借助于級(jí)別設(shè)置，可以始終確i^尤化的信噪比。測(cè)試信號(hào)的峰值限制可艦減小信號(hào)的級(jí)別鄉(xiāng)免。信噪比可通過(guò)提高信 號(hào)級(jí)別來(lái)改進(jìn)。級(jí)別的設(shè)置始終都被控制計(jì)算機(jī)所知，并且可在計(jì)算中被考慮。借助于本發(fā)明的第四實(shí)施例，將達(dá)到以下優(yōu)點(diǎn)無(wú)論揚(yáng)聲器放置在何處都可得到正確的相位設(shè)置(距離影響聲音級(jí)別并且 放置影響相位)。測(cè)量相應(yīng)于真實(shí)的情況(其中亞低音揚(yáng)聲器和主揚(yáng)聲器同時(shí)操作并且重復(fù) 相同的音頻信號(hào))。依照本發(fā)明的第六優(yōu)選實(shí)施例，*揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的所有揚(yáng)聲器被一同調(diào) 至正確的級(jí)別、虛擬的距離，并且具有一致的空間響應(yīng)。 以下，本發(fā)明借助于實(shí)例和參考附圖進(jìn)行表述。

圖1示出了適于依照本發(fā)明的方法的一種系統(tǒng)的方框圖。
圖2示出了依照本發(fā)明的第二個(gè)校準(zhǔn)電路。
圖3示出了依照本發(fā)明由計(jì)算機(jī)聲卡記錄的信號(hào)。
圖4圖形示出了依照本發(fā)明在校準(zhǔn)配置中的典型被測(cè)信號(hào)。
圖5圖形示出了由揚(yáng)聲器形成的測(cè)試信號(hào)。
圖6示出了依照本發(fā)明的連接裝置。
圖7示出了圖6中連接至麥克風(fēng)和至麥克風(fēng)支柱的連接裝置。
在本發(fā)明中fOT以下術(shù)語(yǔ)
1揚(yáng)聲器
2揚(yáng)聲器控制單元
3聲音信號(hào)
4麥克風(fēng)
5前置放大器
6模擬加法器
7聲卡
8計(jì)穀幾
9測(cè)量信號(hào)
10測(cè)試信號(hào)
ll聰鏈接
12控制網(wǎng)絡(luò)控制器
13控制網(wǎng)絡(luò)
1410線
15信號(hào)產(chǎn)生器
16揚(yáng)聲器元件
18接口設(shè)備
50校準(zhǔn)信號(hào)
100麥克風(fēng)保持器101麥克風(fēng)開(kāi)口102支柱開(kāi)口103用于麥克風(fēng)導(dǎo)線的槽104麥克風(fēng)導(dǎo)線105麥克風(fēng)支柱圖1示出了全部裝置，其中揚(yáng)聲器1經(jīng)由控制網(wǎng)絡(luò)13通過(guò)接口裝置18連 接至計(jì)算機(jī)8。該接口裝置18包括圖2的控制網(wǎng)絡(luò)控制器12、前置方文大器5和模擬加法器 6， 10線15由控制網(wǎng)絡(luò)控制器連接至該模擬加法器，測(cè)試信號(hào)通過(guò)該IO線發(fā)送至加法器。圖2包含了如與圖1相同的功能，但為了清楚起見(jiàn)，只示出了一個(gè)揚(yáng)聲器。 圖2示出了本發(fā)明的全部裝置，其中揚(yáng)聲器1產(chǎn)生聲音《言號(hào)3。為了測(cè)試的 目的，聲音信號(hào)3由揚(yáng)聲器自身的控制單元2的發(fā)生器15形成的電振動(dòng)信號(hào)所 產(chǎn)生。該控制單元2典型地包括放大器，從而使該揚(yáng)聲器(1)成為有源(active) 揚(yáng)聲器。該測(cè)試信號(hào)雌的是正弦掃描信號(hào)，尤其如圖6所示那樣。校準(zhǔn)信號(hào) 50 (圖5)的頻率在ffii人類聽(tīng)力的范圍上掃描，優(yōu)選的是以從最低頻率開(kāi)始， 并且該頻率以對(duì)數(shù)速度增加至最高頻率的方式來(lái)掃描。校準(zhǔn)信號(hào)的產(chǎn)生50由揚(yáng) 聲器1的控制單元2通過(guò)控制總線13帶來(lái)的信號(hào)來(lái)發(fā)起。聲音信號(hào)3被麥克風(fēng) 4接收并且被前置放大器5放大。在模擬加法器6中，從前置放大器5而來(lái)的信 號(hào)與測(cè)試信號(hào)10結(jié)合，測(cè)試信號(hào)典型地為正方形波。模擬加法器6通常是使用 操作放大器而實(shí)現(xiàn)的電路。該測(cè)試信號(hào)10從控制網(wǎng)絡(luò)的控制單元12處獲得。 在實(shí)踐中，該測(cè)試信號(hào)翻多直接從控偉啊絡(luò)的控制單元的麥克風(fēng)的10線14處 獲得。因此，依照本發(fā)明聲音測(cè)量信號(hào)3微多經(jīng)由控制總線13由遠(yuǎn)程控制器啟動(dòng)。 該麥克風(fēng)4接收聲音信號(hào)3，其與測(cè)試信號(hào)10相加。依照?qǐng)D2，計(jì)算機(jī)8的聲 卡7接收聲音信號(hào)，其最初為測(cè)試信號(hào)并且在特定時(shí)間之后(聲音的傳播時(shí)間) 為聲音信號(hào)的響應(yīng)9。圖3示出了根據(jù)上述方法在計(jì)算機(jī)聲卡7產(chǎn)生的信號(hào)。時(shí)間^是由計(jì)算機(jī) 的操作系統(tǒng)弓跑的隨機(jī)變化時(shí)間。到聲音響應(yīng)9開(kāi)始的時(shí)間t2主要在聲音延遲 (傳播時(shí)間)的基礎(chǔ)上確定，同時(shí)隨機(jī)變化不出5見(jiàn)在其中。聲音響應(yīng)9是揚(yáng)聲器空間系統(tǒng)對(duì)于對(duì)數(shù)正弦掃描的響應(yīng)，i就數(shù)正弦掃描的頻率在增加。
依照本發(fā)明的第二實(shí)施例，產(chǎn)生預(yù)先精確知曉的校準(zhǔn)信號(hào)50的發(fā)生器15， 被設(shè)置在揚(yáng)聲器l中。
由發(fā)生器15產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號(hào)是正弦掃描，其頻率掃描的速率以如下方式增 長(zhǎng)，即某一時(shí)刻的頻率的對(duì)數(shù)與時(shí)間成正比，log(f)=kt，其中f是信號(hào)的瞬間頻 率，k是限定速率的常數(shù)，t是時(shí)間。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)頻率加速增長(zhǎng)。
由于測(cè)試信號(hào)被精確地?cái)?shù)學(xué)限定，它能夠在計(jì)算機(jī)中精確地產(chǎn)生，不考慮 由揚(yáng)聲器1產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)。
這樣的測(cè)量信號(hào)包括所有頻率并且該信號(hào)的波峰因數(shù)(峰值級(jí)別與RMS 級(jí)別的關(guān)系)很有利，由于該峰值級(jí)別很接近RMS級(jí)別，并且因此該信號(hào)在測(cè) 量中產(chǎn)生一個(gè)很好的信噪比。
由于信號(hào)50 (圖5)從低頻移動(dòng)并且其頻率增長(zhǎng)，該信號(hào)在房間中有利地 操作，其中與高頻相比，低頻的反射時(shí)間通常較長(zhǎng)。
校準(zhǔn)信號(hào)50的產(chǎn)生可ilil使用由遠(yuǎn)程控制器給出的命令來(lái)啟動(dòng)。
依照本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例，在揚(yáng)聲器中產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號(hào)50的幅值能夠 經(jīng)由控制網(wǎng)絡(luò)13變化。
該校準(zhǔn)信號(hào)50被記錄。與校準(zhǔn)信號(hào)相比的校準(zhǔn)信號(hào)50的聲音響應(yīng)9的幅 值被測(cè)量。如果該聲音響應(yīng)太小，其校準(zhǔn)信號(hào)50的級(jí)別將增加。如果聲音響應(yīng) 9被峰值限制，那么校準(zhǔn)信號(hào)50的級(jí)別被減小。
重復(fù)測(cè)量，直到獲得最優(yōu)的信噪比和聲音信號(hào)9的級(jí)別。
為^h揚(yáng)聲器分開(kāi)地進(jìn)行級(jí)別設(shè)定。
由于fflil計(jì)^n8來(lái)控制級(jí)別范圍的變化并且因此己知，當(dāng)計(jì)算結(jié)果時(shí)將 考慮這個(gè)信息，從而使得相對(duì)于級(jí)另i證確縮放的可靠觀懂結(jié)果能夠在不考慮距 離的情況下獲得。
依照本發(fā)明的第四伏選實(shí)施例，在亞低音揚(yáng)聲器中使用內(nèi)置的正弦發(fā)生器。 該亞低音揚(yáng)聲器的相位經(jīng)由控制網(wǎng)絡(luò)13從計(jì)#+幾調(diào)節(jié)，并且該聲音信號(hào)通過(guò)麥 克風(fēng)的方式測(cè)量。
在交叉頻率點(diǎn)將亞低音揚(yáng)聲器和主揚(yáng)聲器設(shè)置為相同相位分為兩個(gè)階段 P介段1:艦分開(kāi)地觀糧一個(gè)或兩個(gè)級(jí)別和設(shè)置每個(gè)揚(yáng)聲器產(chǎn)生的級(jí)別， 將亞低音揚(yáng)聲器和參考揚(yáng)聲器的級(jí)別設(shè)置為相同。階段2:兩個(gè)揚(yáng)聲器均重復(fù)相同的正弦信號(hào)，其由亞低音揚(yáng)聲器產(chǎn)生。 由麥克風(fēng)測(cè)量共有的聲音級(jí)別。
調(diào)整相位，并且尋找聲音級(jí)別最小時(shí)的相位設(shè)置。這樣揚(yáng)聲器和亞低音揚(yáng) 聲器為相反相位。
刊氐音揚(yáng)聲器皮改輕與當(dāng)前相位相差180°的相位設(shè)置上，所以該揚(yáng)聲 器和亞低音揚(yáng)聲器為相同相位并且因此獲得正確的相位設(shè)置。
依照本發(fā)明的第五優(yōu)選實(shí)施例，使用，方式觀糧系統(tǒng)的所有揚(yáng)聲器1的 聲音脈沖響應(yīng)。這樣的校準(zhǔn)設(shè)置在圖3中示出。
頻率響應(yīng)ffiil每個(gè)脈沖響應(yīng)得到計(jì)算。
揚(yáng)聲器的距離通過(guò)#^脈沖響應(yīng)得到計(jì)算。
以頻率響應(yīng)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)將達(dá)至依空間中的期望頻率響應(yīng)(甚至頻率響應(yīng)) 的均衡濾波器的設(shè)置。
計(jì)算由均衡響應(yīng)產(chǎn)生的(相對(duì))聲音級(jí)別。
為每個(gè)揚(yáng)聲器設(shè)置艦，由此{(lán)妙萬(wàn)有揚(yáng)聲器的測(cè)量響應(yīng)包含相同數(shù)量鵬 (揚(yáng)聲器將具有相同的距離)。
為每個(gè)揚(yáng)聲器設(shè)置級(jí)別，使得揚(yáng)聲器在測(cè)量點(diǎn)產(chǎn)生相同的聲音級(jí)別。在頻 率點(diǎn)或在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)，每個(gè)揚(yáng)聲器的級(jí)另職夠從頻率響應(yīng)測(cè)量，并
且在較寬頻率范圍內(nèi)的平均級(jí)另脂,使用平均值、RMS值或中值進(jìn)行計(jì)算。另 外，在計(jì)算平均級(jí)別之前，在不同頻率給聲音級(jí)別不同的加禾又因子。頻率范圍 和加權(quán)因子可通過(guò)下面的方式進(jìn)行選擇，即從不同的揚(yáng)聲器和亞低音揚(yáng)聲器計(jì) 算的聲音級(jí)另ij主觀i鵬可能類似。在一個(gè)雌應(yīng)用中，ffi3K頓RMS值，以所 有頻率具有相同加權(quán)因子的方式，從500Hz-10kHz頻率段計(jì)算平均值。 之后按照戰(zhàn)方法調(diào)整亞低音揚(yáng)聲器的相位。
依照?qǐng)D6和圖7，麥克風(fēng)保持器100基本上為平面并且由如橡膠或彈性塑 料的彈性材料制成。該保持器 地由具有均勻厚度的片狀材料制成，例如， 由激光切割，或沖模壓縮切害棉喊。麥克風(fēng)開(kāi)口 101和支柱105的開(kāi)口在保持 器100上形成。該開(kāi)口 101和102為錐形形，從而使得保持器盡可能適應(yīng)不同 鄉(xiāng)的支柱105和麥克風(fēng)4。另外，麥克風(fēng)保持器100能夠在其外部表面裝配一 個(gè)槽103，為了麥克風(fēng)導(dǎo)線。該槽103旨在減少麥克風(fēng)導(dǎo)線104在麥克風(fēng)4的連 接點(diǎn)上的機(jī)械載荷。在圖中示出的開(kāi)口開(kāi)沐當(dāng)然可不同。因此，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的三角形 或其它多角形都是麥克風(fēng)和支柱之間可能的連接方式。設(shè)置有切口的開(kāi)口設(shè)置 也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)聲音頻率范圍是指10Hz-20kHz頻率范圍。
在 應(yīng)用中，以上描述的階段M下逾頓ff^l行
—所有揚(yáng)聲器的聲音響應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)聲卡進(jìn)fiH己錄， —揚(yáng)聲器脈沖響/SM31每個(gè)響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，
—測(cè)量聲音傳輸時(shí)間，并以此為基礎(chǔ)，計(jì)算針脈沖響應(yīng)和揚(yáng)聲器的距離， 一以旨揚(yáng)聲器的距離為基礎(chǔ)，計(jì)算^M該揚(yáng)聲器而來(lái)的聲音傳播時(shí)間與 其他揚(yáng)聲器的聲音傳播時(shí)間相同的附加延遲， —M每個(gè)脈沖響應(yīng)計(jì)算頻率響應(yīng)， 一以頻率響應(yīng)為基礎(chǔ)，計(jì)算揚(yáng)聲器級(jí)別， 一為^揚(yáng)聲器計(jì)算校正，使得其級(jí)別與其他揚(yáng)聲器的級(jí)別相同。
權(quán)利要求
1.一種用于聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的裝置(100)，其特征在于該裝置包括麥克風(fēng)的第一開(kāi)口裝置(101)，麥克風(fēng)支柱(105)的第二開(kāi)口裝置(102)，由基本上為平面彈性的材料形成。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于包括麥克風(fēng)導(dǎo)線(104)的槽 裝置(103)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于至少一個(gè)開(kāi)口裝置(101， 102)為圓形。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于至少一個(gè)開(kāi)口裝置(101， 102)的截面為錐形。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的裝置，包括揚(yáng)聲器(1)、揚(yáng)聲 器(1)的控制裝置(2)、揚(yáng)聲器的信號(hào)和控制連接(13)、測(cè)量揚(yáng)聲器響應(yīng)的 麥克風(fēng)(4)和以該分析結(jié)果為基礎(chǔ)分析和設(shè)置從麥克風(fēng)獲得的信號(hào)(9)的分 析和控制設(shè)備(12、 8、 18)，其特征在于該揚(yáng)聲器(1)包括形成基本上為正弦電變頻校準(zhǔn)信號(hào)(50)的裝置，從而 該校準(zhǔn)信號(hào)基本上至少在 ^頻頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。
6. —種在聲音再現(xiàn)系統(tǒng)中支承和連接麥克風(fēng)的方法，其特征在于麥克風(fēng) (4)借助于整體的、平面的、彈性連接裝置(100)連接至麥克風(fēng)支柱，其方式 是該麥克風(fēng)(4)借助于第一開(kāi)口裝置(101)連接至連接裝置(100)，并且該 連接裝置(100)的一部分借助于第二開(kāi)口裝置(102)連接至麥克風(fēng)支柱。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于麥克風(fēng)導(dǎo)線(104)在槽裝置 (103)中支承。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于至少一個(gè)開(kāi)口裝置(101、 102)為圓形。
9. 如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于至少一個(gè)開(kāi)口裝置(101、 102)為錐形截面。
10. 將裝備有兩個(gè) L的平面、彈性體作為麥克風(fēng)保持器的4頓。
全文摘要
本發(fā)明描述一種用于聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的方法和裝置(100)。依照本發(fā)明，該裝置包括基本上由平面彈性材料形成的麥克風(fēng)的第一開(kāi)口裝置(101)和麥克風(fēng)支柱(105)的第二開(kāi)口裝置(102)。
文檔編號(hào)H04R1/08GK101411210SQ200780010922
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月28日
發(fā)明者A·馬基弗塔, J·厄爾霍南, J·蒂卡南, J·馬基南 申請(qǐng)人:珍尼雷克公司