HK1208113B - Audio precompensation controller design with pairwise loudspeaker symmetry - Google Patents

Claims (15)

1. Verfahren zum Bestimmen von Filterparametern einer Audiovorkompensationssteuerung (200) für ein zugeordnetes Schallerzeugungssystem, das insgesamt N ≥ 2 Lautsprecher umfasst, von denen jeder einen Lautsprechereingang aufweist, wobei die Audiovorkompensationssteuerung eine Anzahl von L ≥ 2 für L Eingangsignale und N Ausgänge für N Steuerungsausgangssignale aufweist, einen zu jedem Lautsprecher des Schallerzeugungssystems, wobei die Audiovorkompensationssteuerung eine Anzahl einstellbarer Filterparameter aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

   - das Schätzen (S1), für jede von mindestens einer Teilmenge von den N Lautsprechereingängen, einer Impulsantwort bei jeder von einer Mehrzahl M ≥ 2 von Messpositionen, die in einem Bereich von Interesse verteilt sind, der eine Hörposition in einer Hörumgebung beinhaltet, auf Grundlage von Schallmessungen an den M Messpositionen;

   - das Festlegen (S2), für jedes der L Eingangsignale, eines ausgewählten der N Lautsprecher als Hauptlautsprecher;

   - das Festlegen (S2), für jedes der L Eingangsignale, eines Lautsprecherpaars, wobei das Lautsprecherpaar im Hinblick auf die Hörposition gemäß einer Schallwiedergabenorm symmetrisch sein muss, und ferner durch symmetrische Raumübertragungsfunktionen für mindestens zwei symmetrische Messpositionen gekennzeichnet ist, die in den M Messpositionen im Hinblick auf die Hörposition und das Lautsprecherpaar gemäß der Schallwiedergabenorm enthalten sind;

   - das Festlegen (S3), für jeden Hauptlautsprecher, einer Zielimpulsantwort an jeder der M Messpositionen;

   - das Bestimmen (S4), für jedes der L Eingangsignale, auf Grundlage des ausgewählten Hauptlautsprechers und des ausgewählten Lautsprecherpaars, von Filterparametern der Audiovorkompensationssteuerung, sodass eine Kriteriumsfunktion unter der Bedingung der Stabilität der Dynamik der Audiovorkompensationssteuerung optimiert wird, wobei die Kriteriumsfunktion Folgendes beinhaltet:

   - eine gewichtete Zusammenfassung von Leistungen von Unterschieden zwischen den ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten und den Zielimpulsantworten über die M, oder einer Teilmenge der M, Messpositionen, und

   - eine gewichtete Zusammenfassung von Leistungen von Unterschieden zwischen ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten, die den symmetrischen Raumübertragungsfunktionen entsprechen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren den Schritt (S5) des Zusammenführens der Filterparameter, die für die L Steuerungseingangsignale bestimmt wurden, in eine zusammengeführte Menge von Filterparametern für die Audiovorkompensationssteuerung umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zielimpulsantwort eine akustische Übertragungsverzögerung aufweist, wobei die Übertragungsverzögerung auf Grundlage der Entfernung vom Hauptlautsprecher zur entsprechenden Messposition bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt (S4) des Bestimmens von Filterparametern der Audiovorkompensationssteuerung auf einer LQG(Linear Quadratic Gaussian)-Optimierung der Parameter einer konstanten, geradlinigen und kausal multivariablen Vorwärtssteuerung auf Grundlage eines bestimmten dynamischen Zielsystems, das durch Zielimpulsantworten definiert ist, der Symmetriebedingung der Raumübertragungsfunktion des festgelegten Lautsprecherpaars und einem akustischen Modell des Schallerzeugungssystems basiert, das durch eine Übertragungsfunktionsmatrix definiert ist, welche die geschätzten Impulsantworten an den M Messpositionen darstellt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der N Steuerungsausgangssignale der Audiovorkompensationssteuerung in einen entsprechenden Lautsprecher über einen Allpassfilter eingespeist wird, der eine Phasenausgleichskomponente und eine Verzögerungskomponente beinhaltet, die N gefilterte Steuerungsausgangssignale ausgeben.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kriteriumsfunktion als erstes eine Menge von Modellen, die eine Reihe möglicher Fehler in den geschätzten Impulsantworten beschreiben, und als zweites einen Aggregationsvorgang beinhaltet, wobei der Aggregationsvorgang eine Summe, eine gewichtete Summe oder eine statistische Erwartung zur Menge von Modellen ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt (S4) des Bestimmens von Filterparametern der Audiovorkompensationssteuerung ebenfalls auf dem Einstellen von Filterparametern der Audiovorkompensationssteuerung basiert, um eine Zielbetragsfrequenzantwort zu erreichen, wobei beachtet wird, dass für jedes der L Eingangsignale des Schallerzeugungssystems, das die Audiovorkompensationssteuerung in mindestens einer Teilmenge der M Messpositionen beinhaltet, Raumübertragungsfunktionen eines Lautsprecherpaars symmetrisch sein müssen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Einstellens von Filterparametern der Audiovorkompensationssteuerung auf der Bewertung der Betragsfrequenzantworten in mindestens einer Teilmenge der M Messpositionen und danach dem Bestimmen eines Mindestphasenfilters des Schallerzeugungssystems, das die Audiovorkompensationssteuerung beinhaltet, basiert, sodass im Durchschnitt, im Sinne des Effektivwerts, die Zielbetragsantwort in allen Hörbereichen erreicht wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zielimpulsantworten ungleich null sind und einstellbare Parameter beinhalten, die innerhalb vorgeschriebener Grenzen modifiziert werden können, und bei dem die einstellbaren Parameter der Zielimpulsantworten zusammen eingestellt werden, mit dem Ziel der Optimierung der Kriteriumsfunktion.
10. System (100) zum Bestimmen von Filterparametern einer Audiovorkompensationssteuerung (200) für ein zugeordnetes Schallerzeugungssystem, das insgesamt N ≥ 2 Lautsprecher umfasst, von denen jeder einen Lautsprechereingang aufweist, wobei die Audiovorkompensationssteuerung eine Anzahl von L ≥ 2 für L Eingangsignale und N Ausgänge für N Steuerungsausgangssignale aufweist, einen zu jedem Lautsprecher des Schallerzeugungssystems, wobei die Audiovorkompensationssteuerung (200) eine Anzahl einstellbarer Filterparameter aufweist, wobei das System (100) Folgendes umfasst:

    - Einrichtungen zum Schätzen, für jede von mindestens einer Teilmenge von den N Lautsprechereingängen, einer Impulsantwort bei jeder von einer Mehrzahl M ≥ 2 von Messpositionen, die in einem Bereich von Interesse verteilt sind, der eine Hörposition in einer Hörumgebung beinhaltet, auf Grundlage von Schallmessungen an den M Messpositionen;

    - Einrichtungen zum Festlegen, für jedes der L Eingangsignale, eines ausgewählten der N Lautsprecher als Hauptlautsprecher;

    - Einrichtungen zum Festlegen, für jedes der L Eingangsignale, eines Lautsprecherpaars, wobei das Lautsprecherpaar im Hinblick auf die Hörposition gemäß einer Schallwiedergabenorm symmetrisch sein muss, und ferner durch symmetrische Raumübertragungsfunktionen für mindestens zwei symmetrische Messpositionen gekennzeichnet ist, die in den M Messpositionen im Hinblick auf die Hörposition und das Lautsprecherpaar gemäß der Schallwiedergabenorm enthalten sind;

    - Einrichtungen zum Festlegen, für jeden Hauptlautsprecher, einer Zielimpulsantwort an jeder der M Messpositionen;

    - Einrichtungen zum Bestimmen, für jedes der L Eingangsignale, auf Grundlage des ausgewählten Hauptlautsprechers und des ausgewählten Lautsprecherpaars, von Filterparametern der Audiovorkompensationssteuerung, sodass eine Kriteriumsfunktion unter der Bedingung der Stabilität der Dynamik der Audiovorkompensationssteuerung optimiert wird, wobei die Kriteriumsfunktion Folgendes beinhaltet:

    - eine gewichtete Zusammenfassung von Leistungen von Unterschieden zwischen den ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten und den Zielimpulsantworten über die M, oder einer Teilmenge der M, Messpositionen, und

    - eine gewichtete Zusammenfassung von Leistungen von Unterschieden zwischen ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten, die den symmetrischen Raumübertragungsfunktionen entsprechen.
11. System nach Anspruch 10, wobei die Einrichtungen zum Bestimmen von Filterparametern der Audiovorkompensationssteuerung dazu konfiguriert sind, auf Grundlage einer LQG(Linear Quadratic Gaussian)-Optimierung der Parameter einer konstanten, geradlinigen und kausal multivariablen Vorwärtssteuerung auf Grundlage eines bestimmten dynamischen Zielsystems, das durch Zielimpulsantworten definiert ist, der Symmetriebedingung der Raumübertragungsfunktion des festgelegten Lautsprecherpaars und einem akustischen Modell des Schallerzeugungssystems betrieben zu werden, das durch eine Übertragungsfunktionsmatrix definiert ist, welche die geschätzten Impulsantworten an den M Messpositionen darstellt.
12. Computerprogrammprodukt zum Bestimmen, wenn sie auf einem Computersystem (10) laufen, von Filterparametern einer Audiovorkompensationssteuerung (200) für ein zugeordnetes Schallerzeugungssystem, das insgesamt N ≥ 2 Lautsprecher umfasst, von denen jeder einen Lautsprechereingang aufweist, wobei die Audiovorkompensationssteuerung eine Anzahl von L ≥ 2 für L Eingangsignale und N Ausgänge für N Steuerungsausgangssignale aufweist, einen zu jedem Lautsprecher des Schallerzeugungssystems, wobei die Audiovorkompensationssteuerung eine Anzahl einstellbarer Filterparameter aufweist, wobei das Computerprogrammprodukt Folgendes umfasst:

    - Programmeinrichtungen zum Schätzen, für jede von mindestens einer Teilmenge von den N Lautsprechereingängen, einer Impulsantwort bei jeder von einer Mehrzahl M ≥ 2 von Messposition(n) in einem Bereich von Interesse, der eine Hörposition in einer Hörumgebung beinhaltet, auf Grundlage von Schallmessungen an den M Messpositionen;

    - Programmeinrichtungen zum Festlegen, für jedes der L Eingangsignale, eines ausgewählten der L Lautsprecher als ein Hauptlautsprecher;

    - Programmeinrichtungen zum Festlegen, für jedes der L Eingangsignale, eines Lautsprecherpaars, wobei mindestens ein Lautsprecherpaar im Hinblick auf die Hörposition gemäß einer Schallwiedergabenorm symmetrisch sein muss, und ferner durch symmetrische Raumübertragungsfunktionen für mindestens zwei symmetrische Messpositionen gekennzeichnet ist, die in den M Messpositionen im Hinblick auf die Hörposition und das Lautsprecherpaar gemäß der Schallwiedergabenorm enthalten sind;

    - Programmeinrichtungen zum Festlegen, für jeden Hauptlautsprecher, einer Zielimpulsantwort an jeder der M Messpositionen;

    - Programmeinrichtungen zum Bestimmen, für jedes der L Eingangsignale, auf Grundlage des ausgewählten Hauptlautsprechers und des ausgewählten Lautsprecherpaars, von Filterparametern der Audiovorkompensationssteuerung, sodass eine Kriteriumsfunktion unter der Bedingung der Stabilität der Dynamik der Audiovorkompensationssteuerung optimiert wird, wobei die Kriteriumsfunktion Folgendes beinhaltet:

    - eine gewichtete Zusammenfassung von Leistungen von Unterschieden zwischen den ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten und den Zielimpulsantworten über die M, oder einer Teilmenge der M, Messpositionen, und

    - eine gewichtete Zusammenfassung von Leistungen von Unterschieden zwischen ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten, die den symmetrischen Raumübertragungsfunktionen entsprechen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die gewichtete Zusammenfassung von Leistungen von Unterschieden zwischen ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten, die den symmetrischen Raumübertragungsfunktionen entsprechen, eine Permutationsmatrix einschließt, die verwendet wird, um die ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten gemäß der Symmetrie der Messpostionen im Hinblick auf das Lautsprecherpaar neu anzuordnen.
14. System nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei die gewichtete Zusammenfassung von Leistungen von Unterschieden zwischen ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten, die den symmetrischen Raumübertragungsfunktionen entsprechen, eine Permutationsmatrix einschließt, die verwendet wird, um die ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten gemäß der Symmetrie der Messpostionen im Hinblick auf das Lautsprecherpaar neu anzuordnen.
15. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12, wobei die gewichtete Zusammenfassung von Leistungen von Unterschieden zwischen ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten, die den symmetrischen Raumübertragungsfunktionen entsprechen, eine Permutationsmatrix einschließt, die verwendet wird, um die ausgeglichenen geschätzten Impulsantworten gemäß der Symmetrie der Messpostionen im Hinblick auf das Lautsprecherpaar neu anzuordnen.