[发明专利]信号处理装置、方法和程序、以及信号生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及对如下的响应信号至少执行频率分析的信号处理装置和信号处理方法，该响应信号是作为输出测量系统中的测量信号的结果而得到的。本发明还涉及在这样的信号处理器装置中执行的计算机程序，和生成测量信号的信号生成方法。

背景技术

在用于再现并输出音频信号的相关技术的音频系统中，从扩音器发出诸如时间拉伸脉冲(TSP)之类的测量信号，然后被麦克风采集。基于这样的采集声音，频率-幅度特性和系统中扩音器与麦克风之间的传播时间被测量。

TSP信号被生成以至少满足以下的条件。令“N”表示信号的样本数目，并且“Fs”表示采样频率(工作时钟频率)，则以相同的增益级别在频域上以Fs/NHz的步长包含从0Hz到Fs/2Hz的信号。

例如，假设采样频率Fs＝48kHz并且样本数目N＝4096，那么在频域上，以相同的增益级别按照约11.7(48000/4096)Hz的步长包含从0Hz到24(48/2)Hz的信号。

如果将仅满足该条件的信号在时域的波中输出作为测量信号，则该信号具有很短的持续时间以及较低的能量级。在通常称作TSP信号的测量信号中，根据频率对测量信号的预定频率分量进行相位旋转。在执行了相位旋转的情况下，作为时域波的信号在时域上能量被分散。

另一方面，经相位旋转的信号趋向于其幅度变小。因此经相位旋转的信号的增益(音量)被增大到测量所需的级别。

OA-TSP(优化Aoshima TSP)信号作为TSP的一个示例是为人熟知的(如在日本未经审查的专利申请公开No.3-6467中所描述的)。对在频域上满足以下等式(1)和(2)的信号进行傅立叶逆变换从而成为时域波形。

H(n)＝a₀·exp(j4mπn²/N²)，0≤n≤N/2...(1)

(m和n：整数)

H(n)＝H^*(N-n)，N/2+1≤n≤N-1...(2)

(n：整数并且^*：共轭)

图20示出样本数目N＝4096并且m＝2048的OA-TSP信号。如图20所示，信号幅度被归一化为1.0。

从扩音器发出图20的TSP信号，然后该信号被麦克风采集。基于所采集的声音，诸如频率-幅度特性之类的声学特性以及扩音器与麦克风之间的传播时间被测量。

为了增大在这样的声学测量中的信噪(S/N)比，在一般的实践中，TSP信号被周期性地再现并且以周期(等于4096个样本)为单位对该TSP信号的响应波形进行同步相加/平均。

通过利用快速傅立叶变换(FFT)对测量的TSP响应信号进行频率分析来得到频率-幅度特性。频率-幅度特性包括扩音器、测量空间和麦克风的传递函数Hsp、Haco和Hmic的组合。

由以下等式(3)和(4)(表示频域中的条件)定义的响应信号和逆滤波(逆TSP信号)的线性或周期性卷积导致精确的传递函数的相位信息。通过对该信号和该逆滤波执行快速傅立叶逆变换(IFFT)从而将该信号变回时域信号，来确定脉冲响应。

H^-1(n)＝(1/a₀)·exp(-j4mπn²/N²)，0≤n≤N/2...(3)

H^-1(n)＝H^*(N-n)，N/2+1≤n≤N-1...(4)

仅出于参考目的在图21中示出作为结果得到的脉冲响应的一个示例。

通过分析脉冲响应，扩音器与麦克风之间的传播时间被测量。

在音频系统中，因此得到的声学测量结果被精确地用于声场校正功能。

更具体地，频率-幅度特性(也简单称作频率特性)被用作如下的评估指标，用于调整均衡器使得频域中的当前特性变得平坦(或者变为任一频率曲线)。

可以根据频率-幅度特性计算环境中的增益信息。术语增益包含与扩音器的效率以及墙壁的吸声特性和声反射特性相关的信息，并且通常出于对频率特性的预计目的，根据特定频带的平均级来计算增益。

使用低音管理系统的建议被提出或者低音管理系统被自动设定。在低音管理系统中，根据频率特性分析并确定使用中的扩音器的低频再现性能，并且源内容的低频信号被发送到超重低音音箱(sub-woofer)。