[发明专利]自适应混响消除系统

说明书

提供了一种确定用于驱动多个扬声器消除收听区域中混响效果的多个驱动信号的信号处理器，其中，所述信号处理器用于：基于物理声音函数从一个或多个测量的音频信号中确定多个测量的物理系数，使得所述多个测量的物理系数加权的所述物理声音函数之和近似于所述一个或多个测量的音频信号，其中，所述多个测量的物理系数中的至少一半为零；确定所述多个测量的物理系数与多个期望的物理系数之间的残差；基于所述确定的残差估计传递函数，其中，所述传递函数描述了从所述多个期望的物理系数到所述多个测量的物理系数的变换；基于所述估计的传递函数更新所述多个驱动信号；其中，所述信号处理器用于重复执行上述步骤。

技术领域

本发明涉及信号处理器、声音设备，以及生成多个用于驱动多个扬声器消除收听区域中混响效果的驱动信号的方法。本发明还涉及一种计算机可读存储介质。

背景技术

在一个感兴趣的区域再现期望的多区域声场近年来引起了研究人员的注意。但是，这方面的大部分现有工作都没有考虑到实际的多区域声音再现系统会遇到的混响环境。由于混响房间信道未知，而且现有声场再现系统需要大量的扬声器和麦克风，因此很难对混响补偿过程进行处理。

混响是从外壳表面反射的声音的集合。当声音或信号在封闭的环境中反射时，会产生大量的反射，然后随着声音被墙壁、散射体和空气吸收而逐渐衰减。当声源停止时，这是最明显的，但是反射持续存在直到达到零幅度。大多数声场再现技术都是用自由场假设来设计的，但在大多数实际实现中情况并非如此。

房间混响是声场再现中的一个主要挑战，而对听众来说，不必要的混响通常会导致较差的声场再现以及定位困惑。因此，混响消除技术对于具有真实世界设置的再现系统是必不可少的。最自然的方法是无源技术。例如，房间可以配备吸音材料，从而提供适度的声音反射衰减。然而，相关成本对这种方法构成了重大挑战，并且在许多现实世界的应用场景(例如，办公室或家庭环境中的声场再现)中难以实现。技术上更先进的无源方法可以使用固定的或可变的方向性更高阶的扬声器，从而使得指向房间墙壁的声波辐射最小化。然而，这需要一些特定的声音再现装置，这在实践中是难以实现的。

为了均衡房间混响，房间响应的倒数通常应用于扬声器驱动信号。已经提出了基于模式匹配的技术，从而在混响室的整个控制区域上精确地再现单区域声场。引入了利用稀疏方法在期望的区域内再现多区域声场的方法。这使得随机放置的较少测量值在平面波分解领域中在期望的区域上大概地估计来自扬声器的房间传递函数。然后使用该估计值得到扬声器滤波器增益的最佳最小二乘解。对于这些方法，需要事先测量所有使用的扬声器的房间传递函数。这在实践中实施起来非常耗时，其性能在测量过程中易受周围环境条件的任何变化的影响。

波域自适应滤波(Wave Domain Adaptive Filtering，简称WDAF)是混响消除在声场再现中应用的一种更为实用的方法。已经介绍了波场合成系统中主动收听房间补偿。分别利用麦克风阵列输入和扬声器输出的变换对声场的波域表示进行了描述。这些技术遭遇了实际问题，例如，房间信道估计需要大量的麦克风。另外，这些技术中的自适应过程在一些混响环境中会出现分歧，这些混响环境具有较低的直接到混响路径功率比。需要迭代计算每次迭代中的伪逆，这可能导致病态性问题和信道估计误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信号处理器、声音设备，以及生成用于驱动多个扬声器消除收听区域中混响效果的多个驱动信号的方法，其中，信号处理器、声音设备，以及生成用于驱动多个扬声器以消除收听区域中混响效果的多个驱动信号的方法克服了现有技术中的一个或多个上述问题。

本发明的第一方面提供了确定用于驱动多个扬声器消除收听区域中混响效果的多个驱动信号的信号处理器，其中，该信号处理器用于：

-基于物理声音函数从一个或多个测量的音频信号中确定多个测量的物理系数，使得所述多个测量的物理系数加权的物理声音函数之和近似于所述一个或多个测量的音频信号，其中，所述多个测量的物理系数中的至少一半为零；