CN1671253A - 测试装置、测试方法和计算机程序 - Google Patents

Abstract

通过合成基准声音与比基准声音高一个八度的正弦波的频率分量来产生声音元素。基准声音是一个正弦波的频率分量，其周期的整数倍与由2的幂表示的样本数匹配。从所述声音元素中选择频率符合平均律中的音阶的声音元素。以预定的时间模式和音阶输出所选择的声音元素，以便以类似旋律的方式输出测试声音。

Description

测试装置、测试方法和计算机程序

技术领域

本发明涉及测试装置、为声学校正进行声学测试的测试方法，以及由测试装置执行的计算机程序。

背景技术

当听者收听由多通道声频***通过多个扬声器播放的声频信号时，声音的声场随听音室结构的变化而改变，平衡和音质随听音室结构这样的收听环境和每个听者相对于扬声器的收听位置而改变。取决于收听环境，在收听位置的听者无法在某些声场中听到来自扬声器的声音。

在汽车车厢中会发生这样的问题。由于听者的收听位置通常局限于汽车车厢的座位位置，因此在每个扬声器与听者之间允许的距离一般局限在某个范围内。在这样的环境中，由于来自扬声器声音的到达时间的时差，声场的平衡明显遭到破坏。汽车车厢是一个相对小的封闭空间，反射的声音在以复杂的方式混杂之后到达听者，因而扰乱了所需声场。对扬声器安装位置的限制很少使声音能够直接到达听者的耳朵。这个因素引起音质的变化，从而显著地影响了声场。

一种已知的声学校正技术产生尽可能忠实于声频***收听环境下的原始声源的声场。对将从扬声器输出的声频信号执行预定的信号处理。例如，调整延迟时间以校正声音到达听者耳朵之间的时差。而且，执行均衡校正，校正到达听者耳朵的声音在音质和声音收听电平方面的变化。

为了有效地进行声学校正，声频***最好执行自动调整，而不是依赖于听者听觉进行手动调整。

声学校正装置测量收听环境的声学特性，并且对声频***的声频输出线路上的声学校正设置信号处理参数。如果根据所设置的参数处理过的声频信号从扬声器输出，则可以在自适应地对收听环境进行校正的出色声场中欣赏声音，而不需要听者进行手动声学调整。

下面以例如在日本未审查的专利申请公布号No.2001-346299中所揭示的方式测量声学特性。将话筒放在对应于听者耳朵位置的收听位置。声学校正装置使扬声器输出测试声音，由话筒拾取所输出的测试声音，并且对所拾取的测试声音进行取样。声学校正装置根据在所取样的声音上执行的频率分析处理的结果确定声学校正的信号处理参数。

通常使用粉红噪声来测量测试声音。在测试期间，听者听到噪声。这种噪声对于听者绝非是一种舒适的声音。

发明概述

根据本发明的一个方面，测试装置包括根据等于用2的幂表示的预定样本数的最小输出单位输出作为测试声源的声音元素的输出装置，其中基于一个正弦波的特定频率分量获得该声音元素，且该正弦波周期的整数倍与预定样本数匹配，根据等于样本数的最小取样单位以预定的定时，对作为捕捉空间中声音的结果而获得的声频信号进行取样的取样装置，以及获得以来自分析结果的预定测试项衡量的测试结果的测试装置，这样的分析结果是通过对取样装置取样的声频信号执行预定的频率分析而获得的。

根据本发明的另一个方面，一种测试方法包括下列步骤：根据等于用2的幂表示的预定样本数的最小输出单元输出作为测试声源的声音元素，其中，基于一个正弦波的特定频率分量获得该声音元素且，该正弦波周期的整数倍与预定的样本数匹配，根据等于样本数的最小取样单位以预定的定时对作为捕捉空间中声音的结果而获得的声频信号进行取样，以及获得以来自分析结果的预定测试项衡量的测试结果，所述分析结果是通过对在取样步骤中取样的声频信号执行预定频率分析而获得的。

根据本发明的另外一个方面，一种计算机程序用于使测试装置执行一种测试方法，该测试方法包括：根据等于用2的幂表示的预定样本数的最小输出单元输出作为测试声源的声音元素，其中，基于一个正弦波的特定频率分量获得声音元素，该正弦波周期的整数倍与预定的样本数匹配，根据等于样本数的最小取样单位以预定的定时对作为捕捉空间中声音的结果而获得的声频信号进行取样，以及获得以来自在分析结果的预定测试项衡量的测试结果，所述分析结果是通过对在取样步骤中取样的声频信号执行预定的频率而获得的。

测试声音是正弦波，不同于粉红噪声。

作为测试声音的正弦波的周期整数倍与用2的幂表示的预定样本数匹配。取样装置根据作为样本数的取样单位对发送到空间中的测试声音进行取样。如果这样取样的信号处于理想状态，在其中只包含所取样的测试信号，则作为对所取样的信号进行频率分析的结果而获得的振幅值理论上包含主瓣频率，并且不产生旁瓣。这意味着，在实际频率分析中的测试声音信号之外，没有必要在普通的未知信号列上设置窗口函数。

由于所听见的测试声音具有可以感觉到音调，且不同于粉红噪声，因此用户免于听到不舒适的声音。由于不需要使用窗口函数进行处理，因此简化了频率分析处理。也相应地简化了涉及频率分析的计算机程序，并且减少了用于频率分析的硬件电路在规模上的扩大。实现高可靠的分析结果。基于可靠的频率分析结果，执行可靠的声学测试。

附图说明

图1示出本发明的一个实施例中有关充当测试声音的因素的声音元素的概念；

图2示出声音元素产生方法和选择适于测试旋律的声音元素的概念；

图3A和3B示出基于图2的概念选择的声音元素的频率特性；

图4示出在本发明的一个实施例中实际实现的声音元素产生方法和选择适于测试旋律的声音元素的概念；

图5是定时图，示出本发明的一个实施例中所测量的声音输出和取样的基本顺序；

图6是本发明的一个实施例中对响应信号进行频率分析的结果的图表；

图7示出本发明的一个实施例中测试旋律的输出模式。

图8是根据图7的测试旋律的输出模式的声音元素产生、声音元素的输出处理、分析和测试处理的流程图；

图9是方框图，示出本发明的一个实施例中包括声学校正***和视听***的总体集成；

图10是方框图，示出本发明的一个实施例中的声学校正***；

图11是方框图，示出在预测试处理块中的测试声音处理器中的实际信号输出配置；

图12是方框图，示出在预测试处理块中的测试声音处理器中的声音元素生成处理；

图13示出序列数据的结构；以及

图14是方框图，示出由控制器(微计算机)为预测试测量执行的操作。

详细说明

下面参考附图说明本发明的实施例。

本发明一个实施例的测试装置应用于校正由多通道声频***再现的声场的声学校正装置。因而在测试包括声频***在内的收听环境的声学特性的测试装置中实现本发明。

该实施例的声学校正装置不是原来就包含在声频***中的设备，而是添加到现有声频***上的附加单元。对于现有的声频***没有特殊限制，只要现有的声频***落在特定规范的范围之内即可。

如果要连接到声学校正装置的声频***是未知的，则这个声频***的多通道方案一般也是未知的。

该实施例的声学校正装置在测试之前的预测试阶段先执行预测试测量。在预测试测量期间，识别所连接的声频***的通道配置(扬声器配置)。根据预测试测量的结果，确定要在测试期间从每个通道的扬声器输出的信号电平。根据在测试中获得的测试结果对在信号处理中的预定参数进行声学校正。

在预测试测量中使用测试声音。

下面参考图1描述在本发明的一个实施例中所使用的测试声音的概念。

根据本实施例，定义如图1所示的基本正弦波。基本正弦波是根据正弦波的一个周期匹配样本数N的条件所确定的一个特殊的正弦波，其中N是由2的幂(即2n，其中n是自然数)表示的。

样本数N不限于任何值，只要样本数N等于2的幂。为了便于说明，N是2的十二次方(即N＝4096)。

取样频率Fs是48kHz。在本实施例中定义的基本正弦波的频率是48000/4096≌11.72Hz。这里，11.72Hz只是近似值，且为了便于说明，在后面的讨论中将基本正弦波的频率视为11.72Hz。

基于这个基本正弦波，如下获得其它正弦波。

这里，对应于基本正弦波的样本数N(＝4096)的4096个样本点按时间顺序用t0至t4095来表示。根据基本正弦波的样本点t0-t4095，收集样本点t0，tm，t2m，...处的4096个样本。如果它超过t4095，则样本点循环地再次从t0开始。这样，产生另一个正弦波。

如果m＝1，则在样本点t0，t1，t2，t4，t6...处收集样本，并且所得到的正弦波成为基本正弦波本身。如图1所示，获得一个正弦波，它的周期是基本正弦波周期的一半。换言之，所得到的正弦波在样本数4096中具有两个周期。

同样，如果m＝3，则收集样本点t0，t3，t6，t9，...，得到具有三个周期的正弦波(相对于基本正弦波)，如图1所示。所得到的正弦波在样本数4096中具有三个周期。

如果m＝4，则收集样本点t0，t4，t8，t12，...，得到具有四个周期的正弦波(相对于基本正弦波)，如图1所示。所得到的正弦波在样本数4096中具有四个周期。

一般而言，按照变量m(m是整数)，收集样本点t0，tm，t2m，t3m，...，从而得到在样本数N(＝4096)中具有m个周期的正弦波。

在下面的讨论中，在样本数N中具有m个周期的正弦波称为“第m个正弦波”。因而m＝1的基本正弦波是第一个正弦波。在本实施例中，基本正弦波(m＝1)是11.72Hz，第二正弦波具有23.44(＝11.72×2)Hz的频率，第三正弦波具有35.16(11.72×3)Hz的频率，而第m个正弦波具有11.72×mHz的频率。

如所知，当在数字信号处理器(DSP)或者中央处理单元(CPU)中安排输入-输出接口中的输入-输出缓冲器时或者当由DSP或者CPU执行快速傅立叶变换(FFT)时，适合使用由2的幂代表的样本数来处理数据。为此，将样本数N设置为2的幂。

频率分析，诸如FFT处理，在匹配由2的幂表示的样本数N(＝4096)的基本正弦波的时间序列上进行的，以确定基本正弦波的振幅。振幅只在11.72Hz处具有值，如第m个正弦波的频率，并且理论上在对数尺度上在其它频率处为负无穷。换言之，如果11.72Hz的频率是主瓣，则不产生由包含在主瓣中的频率分量引起的旁瓣。

等于或者大于第二正弦波的第m个正弦波同样如此。这是因为第m个正弦波周期的整数倍匹配样本数N，如图1所示。

由于在未知的信号列上以不产生旁瓣的方式执行FFT处理，因此不再需要除矩形窗口之外的窗口函数处理。

根据本实施例，如基于第m个正弦波产生的“声音元素”这样的声音信号被用作预测试测量的测试源声音。换言之，如“声音元素”这样的声音信号作为来自声频***中扬声器的测试声音再现。当从扬声器输出测试声音时，将话筒拾取的声音信号作为FFT频率分析处理中的响应信号来进行取样。如在第m个正弦波中，应用于响应信号的样本数N和取样频率Fs分别是N＝4096和Fs＝48kHz。

如果输出测试声音，并且对所拾取的声音进行取样和分析，则不产生对应于第m个正弦波的频率的旁瓣。准确地测量作为响应信号的测试信号的频率。如果作为频率分析的结果在除测试声音以外的频率中获得了任何振幅，则将其解释为意味着测量到收听环境中的背景噪声电平，因为不会产生对应于第m个正弦波的频率的旁瓣。不需要进行窗口函数的处理，就能清楚地区分作为测试声音的频率分量的振幅和作为除测试声音以外背景环境的频率分量的振幅。例如，通过测试声音的振幅与背景噪声的振幅的比较获得预测试测量的测量结果。

在预测试测量中，声频***中准备发出声音的每个扬声器输出适当选择的第m个正弦波的声音元素作为测试声音。拾取并对测试声音取样，以进行频率分析。由于测试声音在本实施例中是正弦波，因此对于人耳而言其音调与粉红噪声相比易于识别。根据本实施例，输出第m个正弦波的声音元素作为测试声音，并且另外，按照时间和音调来组合基于第m个正弦波获得的声音元素(测试声音)，因此人听见的结果输出是旋律。

用户因而发现他自己听到某个像旋律一样的声音，并且免于不舒服地听到粉红噪声。因而增加了娱乐的效果。

为将有旋律的测试声音作为第m个正弦波输出，如下所述地在本实施例中产生声音元素。

根据本实施例，获得声音元素，将其用作图2中所示的有旋律的测试声音。

如图2所示，选择m＝9至19作为第m个正弦波的变量“m”。考虑到在人类听觉区域内易于听见的频率、所需音调的数量(取决于要产生的旋律、适于作为测试声音的声音元素的数量和测试声音的声音范围来确定)和实际产生声音元素的设备的性能，确定这个范围。仅为了示例性的目的而描述了变量“m”的这个范围，而其它范围的“m”也是完全可以接受的。

从第m个正弦波获得的频率f是由下面的公式定义的：

f＝(48000/4096)×m×2^k...(1)

将k＝1时的频率f定义为第9至第19个正弦波(m＝9至19)的每一个的基准声音。如图2所示，第九个正弦波(m＝9)的基准声音为210.94Hz，第十个正弦波(m＝10)的基准声音为234.38Hz，第十一个正弦波(m＝11)为257.81Hz，...，第十八个正弦波(m＝18)为421.88Hz，以及第十九个正弦波(m＝19)为455.31。

第k个谐波的频率(k是等于或大于2的整数变量)对应于如上定义的基准声音。谐波k＝2，k＝3，k＝4，k＝5和k＝6的五个频率f对应于一个基准声音。根据公式(1)，五个频率f是频率比基准声音(k＝1)高(k-1)个八度的第k个谐波(在下文称为八度谐波)。例如，就相应于第九个正弦波(m＝9)的基准声音频率(210.94Hz)而言，k＝2的八度谐波的频率为421.88Hz，k＝3的八度谐波的频率为基准声音频率的四倍，即843.75Hz，...，以及k＝6的八度谐波的频率为基准声音频率的32倍，即6750.00Hz。因而，这些频率分别比基准声音频率高一个八度，二个八度，...，五个八度。

根据本实施例，在相对于基准声音(k＝1)的预定关系中设置八度谐波(k＝2至6)的电平，并且通过合成来自基准声音的八度谐波来产生一个声音元素。

在声学测量中使用的一个声音元素不仅是由基准声音(k＝1)的频率分量构成的，而且还由八度谐波的频率分量构成。通过设置频率分量的电平关系，可以设置声音元素的音色。由于将音色因素添加到作为旋律(即声音元素组合)的测试声音中，因此作为测试声音输出的声音元素序列变得更加象音乐。

如果对基准声音(k＝1)和八度谐波(k＝2至6)组成的声音元素进行频率分析，则可以检测到包括基准声音频率和八度谐波(k＝2至6)的六个频率的总和的振幅。当同时测量多个频率时，在给定频率范围内要测量的频率数量增加，而且频率的密度增加。有些扬声器具有低谷的特点，即在特定的频率范围中声级急剧下降。如果在这样一个扬声器中测试声音的频率落在低谷范围内，则作为分析的结果，观测不到足够的振幅。得不到可信的测试结果。由于测试声音的声音元素是根据本实施例通过同时合成不同的频率分量而产生的，因此在低谷范围之外观测到的频率分量具有足够大的振幅，即使声音元素的任何给定频率分量落在低谷范围内。因而可以获得可信的测试结果。

对于每个k≥2的八度谐波，周期的整数倍匹配样本数N。具有其周期整数倍的波形匹配样本数N的规则因而可以应用于八度谐波。

要求基准声音作为形成声音元素的频率分量的因素，但不必将所有五个落在图2所示的2≤k≤6范围内的八度谐波都包括在声音元素中。

该声音元素包含十一个不同的音调，它们分别包含对应于如图2所示的阶数m＝0至19的基准声音。为使作为测试声音的声音元素输出序列成为旋律，每个声音元素的音调(频率)具有对应于给定平均律音阶的音调差。

现在考虑十二音平均律。m＝19的基准声音具有445.31Hz的频率。如果设置445Hz为绝对项A的尺度标准，则对应于阶数m＝19的基准声音为445.313Hz。由于两个声音之间的差很小，因此阶数m为19的基准声音可以被视为绝对项A。

如果使用对应于阶数m为19的、具有频率为445.313Hz的基准声音为项A，则列出落在这个尺度内的基准声音如下：

对应于阶数m＝10的基准声音(234.38Hz)→A#

对应于阶数m＝12的基准声音(281.25Hz)→C#

对应于阶数m＝15的基准声音(251.56Hz)→F

对应于阶数m＝16的基准声音(375.00Hz)→F#

对应于阶数m＝17的基准声音(398.44Hz)→G

对应于阶数m＝18的基准声音(421.88Hz)→G#

如果将频率445.313Hz视为项A，则A#的音调具有频率235.896Hz，C#的音调具有频率280.529Hz，F的音调具有频率353.445Hz，F#的音调具有频率396.728Hz，以及G的音调具有频率420.319Hz，如作为图2中平均律近似频率列出的。对应于阶数m为10、12、15、16、17和18的基准声音分别接近于音调A#、C#、F、F#、G和G#的平均律近似频率。因而将这些基准声音分别视为音调A#、C#、F、F#、G和G#的声音。

如图2所示，将基于对应于阶数m为10的基准声音(234.38Hz)合成的八度谐波的频率特性视为音调A#，将基于对应于m为12的基准声音(281.25Hz)合成的八度谐波的声音元素视为音调C#，将基于对应于m为15的基准声音(351.56Hz)合成的八度谐波的声音元素视为音调F，将基于对应于m为16的基准声音(375.00Hz)合成的八度谐波的声音元素视为音调F#，将基于对应于m为17的基准声音(398.44Hz)合成的八度谐波的声音元素视为音调TG，将基于对应于m为18的基准声音(421.88Hz)合成的八度谐波的声音元素视为音调G#，以及将基于对应于m为19的基准声音(445.31Hz)合成的八度谐波的声音元素视为音调A。

在输出有旋律的测试声音的应用中，已经认识到，由所选择的声音元素组成的音阶在人类听觉中是不和谐的。

图3A和3B示出在参考图2所述的方法中选择的七个音调A#、C#、F、F#、G、G#和A的声音元素的频率特性。如在图3中所示，42(＝7×6)个测试频率实质上均匀地分布在从对应于音调A的基准声音(k＝1)的235.896Hz(作为最低频率分量)到对应于音调A的八度谐波(k＝6)的14250.00Hz(作为最高频率分量)的测试频率范围内。这意味着在测试范围内出现的测试频率的数量是必要且足够的，以及测试频率的出现并不局限在测试范围中的特定区域。无论先前讨论的扬声器低谷如何，总能获得稳定和可靠的测试结果。

在本实施例中选择声音元素的方法基于先前参考图2讨论的技术。如先前参考图2讨论的，在十二音平均律中，仅使用六个落在大约一个八度内的音调A#、F、F#、G、G#和A。能使用的音调数量最好尽可能多，以便使用声音元素序列产生旋律作为测试声音。

根据本实施例，实际上，使用图4所示的技术(基于图2的技术)来确定可用于产生作为测试声音的旋律的声音元素。

将周期为图1的基本正弦波的一半的正弦波定义为虚拟基波。如图4中所示，定义基于虚拟正弦波的第m个正弦波的虚拟基准声音。

用公式(2)表示基于第m个正弦波的频率f：

f＝(48000/4096)×m×2^(k-1) ...(2)

虚拟基准声音具有通过在每个第m个正弦波中代入k＝0而获得的频率f。如前所述，通过代入k＝1而获得的频率变成基准声音。在公式(2)中代入k＝0的情况下，虚拟基准声音频率为k＝1的基本正弦波频率一半(2^-1等于1/2)。

基于虚拟基准声音，26个频率候选分布在从对应于m＝18的105.469Hz到对应于m＝43的251.953Hz的范围内。

相对于每个虚拟基准声音(k＝0)，八度谐波具有k＝1，k＝2，k＝3，k＝4，k＝5和k＝6的频率。

虚拟基准声音是对应于具有图1所示的原始基本正弦波两倍波长的虚拟正弦波的第m个正弦波。基于虚拟基准声音频率的奇数阶数正弦波(m为奇数)周期的整数倍未能匹配样本数N。k＝0的虚拟基准声音基于具有原始基波两倍波长的虚拟基波。在一个实际产生处理中，不使用虚拟正弦波的波形数据。虚拟基准声音实际上不是从基本正弦波产生的。根据本实施例，虚拟基准声音不能作为构成实际声音元素的因素。

实际上在每个m阶数的正弦波处获得k＝1或更高的八度谐波，将其作为声音元素的因素。构成声音元素的实际基准声音是来自k＝1至6的正弦波中的k＝1的基波的八度谐波。

将用作图4所示的k＝1八度谐波的基准声音列表与图2所示的k＝1基准声音列表比较。在图4的列表中，将频率为原始基本正弦波一半的虚拟基准声音用作基础。因而，除基于k＝1基准声音的第m阶数频率之外，图4的列表包括图2的频率之间存在的基准声音。更具体地，落在预定测试范围内的基准声音的数量几乎为图4中所示的两倍。

在m＝38的基准声音为445.31Hz的情况下，将绝对项中的音调A定义为445Hz。将图4中所示的基准声音频率(k＝1)与A＝445Hz的平均律近似频率相比，基准声音频率与由近似绝对项代表的音调按如下相互关联：

对应于阶数m＝19的基准声音(222.656Hz)→A

对应于阶数m＝20的基准声音(235.896Hz)→A#

对应于阶数m＝21的基准声音(249.923Hz)→B

对应于阶数m＝24的基准声音(280.529Hz)→C#

对应于阶数m＝27的基准声音(314.883Hz)→D#

对应于阶数m＝30的基准声音(353.445Hz)→F

对应于阶数m＝32的基准声音(374.462Hz)→F#

对应于阶数m＝34的基准声音(396.728Hz)→G

对应于阶数m＝36的基准声音(420.319Hz)→G#

对应于阶数m＝38的基准声音(445.313Hz)→A

对应于阶数m＝40的基准声音(466.164Hz)→A#

对应于阶数m＝42的基准声音(493.883Hz)→B

通过以此方式定义虚拟基准声音，基于具有比虚拟基准声音高一个八度的频率的八度谐波的频率，使用在十二音平均律中从低到高的12个音调A、A#、B、C#、D#、F、F#、G、G#、A、A#和B。因而与图2的技术比较，用于旋律产生的声音元素的音调数量增加。

如先前参考图4所述，也可以通过基于在12音调的每一个中的k＝1基准声音合成k＝2至6的八度谐波来产生单个声音元素。

虚拟基准声音是具有在公式(2)中代入k＝0的第m个正弦波的频率的正弦波。在本发明的原理中，相对于图4所示的基本正弦波的第m个正弦波，虚拟基准声音不限于频率为基波一半的正弦波。更具体地，虚拟基准声音具有通过代入任何比0小的负自然数k而获得的第m个正弦波的频率。虚拟基准声音(m＝1)的基准包含等于图1所示的基本正弦波的1/2^P的频率(P是自然数)。

图5展示选择作为旋律测试声音的声音元素的基本测试声音输出序列。

图5所示的测试声音输出序列是用于将作为测试声音的声音元素输出至声频信号输出***，以从扬声器发出声音元素的定时。

在周期t0-t3与周期t3-t6中，作为对应于音调F的测试声音的声音元素连续输出两次。由于单个声音元素包含匹配样本数的、具有其周期整数倍的正弦波的频率分量，因此单个声音元素的输出周期(周期t0-t3和t3-t6)也符合时间顺序中的样本数N。

在时刻t6处音调F的声音元素输出结束之后，对应于音调A#的声音元素在周期t6-t9和t9-t12中输出两次。

通过循环样本数N的信号两次来输出单个基波的声音元素。

在样本数N＝4096和取样频率Fs＝48kHz的情况下，对应于样本数N的持续时间为4096/48000≌0.085(秒)。

从扬声器发送到空中的声音元素的声音以图5所示的拾取定时到达安排在拾取位置处的话筒。因而由话筒拾取到达的声音。

将拾取定时与图5所示的测试声音输出序列比较，表明在时刻t0之后延迟时间Td后的时刻t1处，话筒开始拾取在t0时刻作为测试声音输出的声音元素。延迟时间Td包含由声音元素输入到声频信号输出***以便从扬声器发出声频信号引起的***延迟时间，及扬声器与话筒之间的距离引起的空间传播延迟时间。

如图5所示，音调F的拾取定时在周期t1至t7中。从t1至t7的时长作为拾取周期，对应于作为音调F的声音元素的输出周期t0至t6。从t1至t7的拾取周期被分成两个周期段t1-t4和t4-t7。每一段都对应于样本数N。

音调A#的声音元素的拾取定时落在从t7至t13的周期中。周期t7至t13也被分成两段，即t7至t10及t10至t13.

为测量由话筒拾取的声频信号，对声频信号取样，得到响应信号中。在图5中示出这样的取样定时。在周期t0至t6期间重复两次以样本数N输出的、对应于音调F的声音元素，在时刻t2(在作为音调F的输出开始时刻t0之后具有取样延迟时间Tdrs)进行取样。在时刻t2开始的取样操作在时刻t5(在对应于从时刻t2开始的样本数N的时间过去之后)结束。换言之，根据样本数N执行取样操作。在周期t2至t5中的定时落在周期t1至t7内，在整个期间拾取对应于音调F的声音元素的声频。在周期t2至t5中的取样操作中，从对应于音调F的声音元素获得样本数N的取样数据。

如在音调F中，下一取样定时在时刻t8(在从时刻t6起的取样延迟时间Tdrs之后)，即在对应于音调A#的声音元素的输出开始时刻开始。在时刻t11，完成样本数N的取样操作。从对应于在周期t6至t12期间输出的音调A#的声音元素获得样本数N的取样数据。

图5中的取样延迟时间对应于从一个声音元素的输出开始到用于获得该声音元素的取样数据的取样周期开始的持续时间，并且因而确定取样周期的定时。

设置取样延迟时间Tdrs，以便只可靠地对要测试的声音元素进行取样。例如，如对于对应于图5的音调F的声音元素，只有对应于音调F的声音元素在取样周期t2至t5期间被可靠地取样。因而设置取样周期，使之可靠地落在周期t1至t7中，以便除目标声音元素之外没有其他声音元素会被拾取。例如，当在时刻t1之前没有测试声音存在时，或者当不拾取对应于在时刻t7之后要拾取的音调A#的声音元素时，不执行取样操作。即使设置取样周期t8至t11用于对应于音调A#的声音元素，也设置和对应于音调F的声音元素的对等部分相等的取样延迟时间Tdrs。在周期t7至t13期间，拾取声频信号，并且只获得对应于音调A#的声音元素作为目标。

实际上，通过在使用本实施例的声学校正装置的环境中估计预期的延迟时间Td来确定取样延迟时间Tdrs。基于确定的延迟时间Td来设置取样延迟时间Tdrs。例如，如果声学校正装置为汽车声频***使用，则根据常见的汽车内部环境来确定延迟时间Td。

在取样周期t2-t5期间取样的声频信号延伸跨过以t4处为边界样本数N的第一半和第二半，t4是样本数N的连续点。由于取样操作按样本数N执行，只获得其整数倍周期匹配样本数N的频率分量作为取样数据。换言之，频率分析结果提供无旁瓣的主瓣频率。如果在按样本数N的取样操作中对非目标声音元素进行了取样，则会带来旁瓣。例如，如果在图5从t2至t5的取样周期中包括时刻t7，则使用第一半进行对应于音调F的声音元素的取样，而使用第二半进行对应于音调A#的声音元素的取样。

这表明声音元素的输出周期必须比对应的取样周期长。根据本实施例，每个声音元素的输出周期和取样周期具有样本数N作为时序中的最小单元。而且，上面提到的取样周期与声音元素的输出周期之间的关系得到满足。如果N×a表示取样周期(″a″是自然数)，则声音元素的输出周期成为Nx(a+b)(″b″是等于或大于1的自然数)。

图6展示当对根据图5的过程取样的响应信号进行FFT频率分析时获得的带宽特性。对仅由对应于单一音调的声音元素组成的单一声音进行取样和FFT分析。

当对单一声音的声音元素的目标测试声音进行取样和FFT分析时，可以得到基准声音(k＝1)、第二个八度谐波(k＝2)、第三个八度谐波(k＝3)、第四个八度谐波(k＝4)、第五个八度谐波(k＝5)和第六个八度谐波(k＝6)的振幅值。

根据本实施例，输出和拾取具有其整数倍周期匹配样本数N的正弦波声音元素的测试声音，并且以样本数N对所拾取的声音元素的声频信号进行取样。如果取样的数据是仅由声音元素组成的理想声频信号，则构成声音元素的目标测试频率包含一个值作为主瓣，而没有作为FFT频率分析结果产生的旁瓣。

在图6的FFT频率分析实际结果中，在基准声音和八度谐波每一个的目标测试频率的两侧频率处都检测到振幅。如果对只有声音元素的信号进行FFT频率分析，则在构成声音元素的频率之外的频率处不一定存在振幅。在目标测试频率之外的频率处的振幅被认为是测试环境中的背景噪声。如先前讨论的，在不执行窗口函数处理的情况下获得分析结果。

基于图6的分析结果，确定目标测试频率的电平与在毗邻频率处的背景噪声的电平之比。这里确定S/N比(信噪比)，其中″S″代表在目标测试频率处具有振幅的信号，而″N″代表背景噪声的振幅。

计算S/N比的技术不限于任何特定的技术，只要基于在目标测试频率处的振幅和背景噪声的振幅进行计算。例如，要与目标测试频率电平比较的噪声电平是在毗邻于每个目标测试频率的频率中一个频率处具有最高振幅的电平。如图6所示，基准声音具有振幅值L1。在毗邻频率处的背景噪声包括比基准声音低的频率处的振幅L2a以及比基准声音调的频率处、电平比振幅值L2a高的振幅L2。使用背景噪声的振幅L2来计算S/N比。例如，计算L2/L1来确定S/N比。

同样，对除基准声音之外的每个八度谐波计算S/N比。因而获得基准声音和第二至第六个谐波的六个目标频带的S/N比的信息。

在获得S/N比的另一技术中，用对每个目标频率处的振幅值进行对数加权，且随后将其与噪声频率的振幅值比较。可以根据预定的规则在每个目标频率的基础上修改权重系数。

对毗邻于目标频率的频率处的振幅值进行平均，并且基于目标频率的平均值和振幅值计算S/N比。

在计算S/N比时，可沿线性轴而非dB轴比较振幅值。

根据参考图4讨论的技术，获得对应于12个音调的声音元素以输出有旋律的测试声音。当实际上通过测试声音产生旋律(测试声音旋律)时，选择并组合对应于来自12个音调中的任何音调的声音元素。

图7示出测试声音旋律的声音元素的输出模式，使用参考图4描述的技术选择所述测试声音旋律作为对应于12个音调中每一个的声音元素的候选。

在图7中示出的一个单元的测试声音旋律输出周期按照定时的顺序被划分为第一种分析模式、第二种分析模式和非分析模式。声音元素的一个输出周期Ta等于样本数N的两次连续重复，如先前参考图5所述。如果样本数N＝4096和取样频率Fs＝48kHz，如下计算这里的输出周期Ta的时间：

4096/48000×2＝0.17(秒)

对应于测试声音旋律的取样定时(取样周期)还取决于先前参考图5讨论的样本数N和如先前参考图5讨论确定的取样延迟时间Tdrs。在此设置取样定时，为了只对每个输出周期Ta期间输出的声音元素进行取样，以及为了不对输出周期Ta之后和之前输出的任何声音元素进行取样。

图7示出在输出周期Ta期间被选择用于输出声音元素的声音的目标扬声器通道。扬声器通道包括中央通道(C)，前左通道(L)，前右通道(R)，左环绕通道(Ls)，右环绕通道(Rs)，左后环绕通道(Bsl)和右后环绕通道(Bsr)。本实施例的声学校正装置是具有最多七个通道的七通道声频***。

在图7的测试声音的输出序列中，在第一种分析模式中输出周期Ta连续重复四次。在第一个输出周期Ta期间，只通过中央通道(C)输出对应于音调G#的声音元素。在第二个输出周期Ta期间，分别通过前左通道(L)和前右通道(R)输出对应于音调F的声音元素和对应于音调G#的声音元素。在第三个输出周期Ta期间，分别通过左环绕通道(Ls)和右环绕通道(Rs)输出对应于音调C#的声音元素和对应于音调F#的声音元素。在第四个输出周期Ta期间，分别通过左后环绕通道(Bsl)和右后环绕通道(Bsr)输出对应于音调C#的声音元素和对应于音调G#的声音元素。

在第二种分析模式中，输出周期Ta连续重复四次。对于每个输出周期Ta，通过如在图7中列出的特定扬声器通道输出对应于特定音调的声音元素。

根据图7的输出序列，在第一种分析模式和第二种分析模式的每一种模式中通过七个通道的每一个通道的扬声器输出任何音调(声音元素)的测试声音。在声学校正装置可适应的通道配置中，在第一种分析模式和第二种分析模式中测试所有扬声器。

在某些输出周期Ta期间，从多个扬声器发出不同的音调声音元素，从而在空间中产生叠加的音调。根据本实施例，通过在时间和音阶上组合声音元素从而输出音乐测试声音来产生所需输出模式。

即使作为测试声音的声音元素输出的是叠加的音调，测试处理也可以毫无问题地执行。当FFT频率分析所拾取的声音时，获得构成叠加音调的每个声音元素的频率分量(基准声音和八度谐波)的振幅。

由于在某个输出周期Ta输出叠加的音调，因此由测试声音构成的旋律听上去更象音乐，并因而使用户更喜欢。

在第一种分析模式中，根据在第一种分析模式中从每个扬声器输出的声音元素的频率分析结果，确定在第二种分析模式期间要从每个扬声器输出的声音元素的电平。在第二种分析模式中，以适于预测试测量的电平通过每个扬声器输出测试声音(声音元素)。即使在第二分析模式期间，也对图7中所示从每个扬声器输出的声音元素进行FFT频率分析。基于分析结果，获得预测试测量数据。

如先前参考图6所讨论的根据在毗邻于目标频率的频率处存在的背景噪声的振幅值计算的测试频率的振幅值和S/N比，可用于获得在第一分析模式和第二分析模式中的测量结果。可根据S/N比对测量结果进行各种判定和设置。

通常通过使用构成通过扬声器输出的声音元素的每个频率分量的S/N比来估计每个扬声器的再现频带特性。由于每个扬声器对应于恒定的输入电平的输出声压级随着扬声器的直径变化，因此估计扬声器的直径。即使从给定扬声器以足够的增益输出声音元素的声音，作为分析声音元素响应信号结果的S/N比也比预定等级低并且不会产生实质性的信号电平。在这样一种情况下，可以确定该扬声器未连接。换言之，可以估计声频***的声频通道配置。

在测试之前的阶段将本实施例应用于预测试测量。为在预测试测量中获得准确的频率响应，可为适当的测试声音估计和设置电平(在这种情况下，测试声音不限于本实施例的声音元素)。在第一种分析模式中的处理可包括设置合成平衡和要在第二种分析模式期间从每个扬声器输出的声音元素的频率分量的输出电平(增益)。

如果S/N比低于响应大噪声振幅的预定等级，则可确定测试环境太不可靠而不能测试声频***。声学校正装置可显示一个消息提示用户改进收听环境，来响应这样一个判定结果。

在图7所示的第二种分析模式之后的非分析模式中，在整个输出周期Ta的四次重复中通过中央通道(C)、前左通道(L)和前右通道(R)三个通道的每一个通道输出对应于音调C#的声音元素。同时，通过左环绕通道(Ls)和右环绕通道(Rs)的每个扬声器输出对应于音调F的声音元素，并且通过左后环绕通道(Bsl)和右后环绕通道(Bsr)输出对应于音调C#的声音元素。

在非分析模式期间，不对响应输出声音元素的响应信号进行取样。换言之，在非分析模式期间不对输出声音元素执行频率分析和测量。

在测试声音旋律输出周期期间，声学校正装置连续地在第一种分析模式、第二种分析模式和非分析模式中工作。参考图7的声音元素输出模式，在输出周期Ta期间从七个通道扬声器输出的声音是以输出周期Ta作为最小音符的有旋律的音调。在非分析模式期间，在整个音符中输出三个音调G#、F和G#，从而结束旋律。非分析模式不用于测试声频***，但用于输出声音元素以使测试声音旋律更像音乐。根据本实施例，不必对从扬声器输出的声音元素的所有响应信号进行取样和分析。

图8是根据图7的测试声音旋律的输出序列执行的预测试测量的流程图。

在步骤S101中，检查背景噪声。在背景噪声检查期间没有声音元素输出。对话筒拾取的任何声音进行取样和FFT分析。因而通过监测背景噪声的振幅来检查背景噪声的存在或不存在。在典型的收听环境中，至少存在某些背景噪声的某个电平。如果在步骤S101中的背景噪声检查表明没有任何背景噪声的存在，则声学校正装置可在屏幕上显示消息或者提供语音消息，提示用户将话筒连接到声学校正装置。如果在步骤S101判定背景噪声存在，则认为连接了话筒。该处理进行至步骤S102。

步骤S102对应于第一种分析模式的第一个输出周期Ta。换言之，对应于音调G#的声音元素通过中央通道(C)的扬声器输出。产生样本数N的音调G#的声音元素。声音元素因此产生并连续地循环两次。在等于样本数N两倍的时长即等于输出周期Ta的时长内再现和输出作为对应于音调G#的声音元素的声频信号。

在步骤S103中，在步骤S102中输出的声音元素上执行在第一种分析模式中的测量处理。更具体地，执行取样操作，以在从步骤S102中的声音元素的输出定时起的取样延迟时间Tdrs之后获得响应信号。FFT频率分析响应信号来计算S/N比，如先前参考图6所述。执行预定的确定或设置来响应于S/N。执行第一种分析模式中的测量处理来获得测量结果。例如，由于在步骤S103中获得的响应信号是来自中央通道(C)的扬声器的一个输出，因此在下一个第二种分析模式期间，根据从中央通道(C)的扬声器输出的测试声音的声压级执行声频增益设置。

步骤S104对应于第一种分析模式中的第二个输出周期Ta。如在步骤S102中，产生对应于音调F和G#的两个声音元素(每个都具有样本数N)，随后循环两次，以及随后分别通过前左通道(L)和前右通道(R)输出。

在步骤S105中，与在步骤S103中一样，对步骤S104中输出的声音元素进行取样，并且执行第一种分析模式中的测量处理。因而获得测量结果。

步骤S106对应于在第一种分析模式中的第三个输出周期Ta。在步骤S102一样，产生对应于音调C#和F的两个声音元素(每个都具有样本数N)，循环两次，以及随后分别通过左环绕通道(Ls)和右环绕通道(Rs)输出。

在步骤S107中，与在步骤S103中一样，对步骤S106中输出的声音元素进行取样，并且执行第一种分析模式中的测量处理。获得测量结果。

步骤S108对应于第一种分析模式中的第四(最后一个)输出周期Ta。在步骤S108中，与在步骤S102中一样，产生对应于音调C#和G#的两个声音元素(每个都具有样本数N)，循环两次，并且分别通过左后环绕通道(Bsl)和右后环绕通道(Bsr)的扬声器输出。

在步骤S109中，与在步骤S103一样，对步骤S105中输出的声音元素进行取样，并且执行第一种分析模式中的测量处理。因而获得测量结果。

完成步骤S109后，在第一种分析模式期间获得七个声频通道的测量结果。更具体地，已经设置了要在第二种分析模式期间从声频通道的扬声器输出的声频信号的增益。

在第二种分析模式期间执行步骤S110至S117。S110对应于第二种分析模式中的第一个输出周期Ta。在步骤S110中，与步骤S102中一样，产生对应于音调A#的声音元素，循环两次，并输出。

在步骤S111中，与步骤S103中一样，对步骤S110中输出的声音元素进行取样，得到响应信号。对响应信号进行FFT频率分析。基于FFT频率分析结果执行测量处理。在测量处理中，使用根据目标频率的振幅值和在FFT频率中获得的背景噪声计算出的S/N比。声学校正装置判定已经输出声音元素(测试声音)的扬声器(对于步骤S111中的中央通道)是否存在。如果判定已经输出声音元素的扬声器存在，则设置声压级，即要在测试期间从中央通道输出的测试声音的信号电平。在此设置中，也对是否剪辑从扬声器输出的声音信号进行判定。

步骤S112对应于第二种分析模式中的第二个输出周期Ta。在步骤S112中，与在步骤S102中一样，产生对应于音调D#和A#的两个声音元素(每个都具有样本数N)，循环两次，并且分别通过前左通道(L)和右前通道(R)输出。

在步骤S113中，与在步骤S13中一样，对步骤S112中输出的声音元素进行取样，并且执行第二种分析模式的测量处理。因而获得测量结果。

步骤S114对应于第二种分析模式的第三个输出周期Ta。在步骤S114中，与在步骤S102中一样，产生对应于音调F#和D#的的两个声音元素(每个都具有样本数N)，循环两次，并且通过左环绕通道(Ls)和右环绕通道(Rs)输出。

在步骤S115中，与在步骤S103中一样，对步骤S114中输出的声音元素进行取样，并且执行第二种分析模式的测量处理。因而获得测量结果。

步骤S116对应于在第二种分析模式中第四(最后一个)输出周期Ta。在步骤S116中，与在步骤S102中一样，产生对应于音调G和A#的两个声音元素(每个都具有样本数N)，循环两次，并且分别通过左环绕通道(Ls)和右环绕通道(Rs)输出。

在步骤S117中，与在步骤S103中一样，对步骤S116中输出的声音元素取样，并且执行在第二种分析模式中的测量处理。因而获得测量结果。

测试声音的输出，通过取样处理获得响应信号，以及在第二种分析模式中进行的FFT频率分析现在均已完成。例如，声学校正装置判定七个通道扬声器中的每一个是否存在(即，声频***的声频通道配置)。而且，也要设置用于测试的测试声音的输出电平。

根据图7的测试声音输出序列，在第二种分析模式之后执行对应于非分析模式的步骤S118。更具体地，产生对应于音调G#、F和C#的声音元素。通过中央通道(C)、前左通道(L)和前右通道(R)的扬声器的每一个输出对应于音调G#的声音元素。通过左环绕通道(Ls)和右环绕通道(Rs)的扬声器的每一个输出对应于音调F#的声音元素。通过左后环绕通道(Bsl)和右后环绕通道(Bsr)的扬声器的每一个输出对应于音调C#的声音元素。同时以输出周期Ta的定时输出音调的这些声音元素。如在图7中所示，输出周期Ta重复四次。因此，重复四次样本数N的两次连续重复。

在步骤S118中非分析模式进行测试声音输出之后是步骤S119，其中执行一个普通判定过程来响应分析和测量结果。到现在为止，在个别的基础上对输出周期Ta内输出的声音元素执行分析和测量处理。即使在任何通道中出现测量误差，仅基于对那个通道执行的分析和测量也不能识别此误差。

在步骤S119中，将所有分析结果和测量结果相互比较，以识别局部误差的存在或不存在。考虑到在每个通道设置的参数的平衡，可为最优设置更新这些参数。

图9示出包括声学校正装置2的普通***1，以及连接到该声学校正装置的声频***。如前所述，声学校正装置是现有***的附加单元，并且与特定规范的范围内的任何声频***兼容。如图9所示，播放声频和视频两者的视听***1包括可连接到声学校正装置2的声频***。

AV***1包括媒体播放单元11、视频显示器12、功率放大器13和扩音器14。

媒体播放单元11再现作为声频或视频内容记录在媒体上的数据，从而输出数据视频信号和数字声频信号。

在媒体播放单元11上工作的媒体不限于任何特殊的类型和格式。例如，媒体可以是数字多功能盘(DVD)。在DVD的情况下，媒体播放单元11读取作为记录在载入其中的DVD上的视频和声频内容的数据，从而获得视频数据和声频数据。以目前可用的DVD格式根据DVD标准编码(压缩)视频数据和声频数据，并由媒体播放单元11解码视频数据和声频数据。媒体播放单元11输出解码的数字视频数据和解码的数字声频数据。

媒体播放单元11可以是兼容于播放声频CD的多媒体。而且，媒体播放单元11可以是用于接收和解调电视信号并且输出视频信号和声频信号的电视调谐器。媒体播放单元11可具有电视调谐功能和播放盒装媒体的功能。

当媒体播放单元11以多声频通道工作时，可通过多个对应于声频通道的信号线输出播放的声频信号。

如果媒体播放单元11兼容于如图7所示的中央通道(C)、前左通道(L)、前右通道(R)、左环绕通道(Ls)、右环绕通道(Rs)、左后环绕通道(Rsl)和右后环绕通道(Bsl)，则媒体播放单元11通过用于相应通道的七条线输出声频信号。

如果单独使用AV***1，则将媒体播放单元11输出的视频信号输入到视频显示器12中。将媒体播放单元11输出的声频信号输入到功率放大器13。

视频显示器12显示图象来响应输入的视频信号。用作视频显示器12的显示设备不限于任何特殊的设备。例如，阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)或等离子显示器(PDP)都可用作视频显示器12。

功率放大器13放大输入声频信号，从而输出驱动信号至扬声器。功率放大器13包括多个功率放大器电路，对应于AV***1所兼容的声频通道配置。每个功率放大器电路放大每个通道的声频信号，并输出驱动信号至该通道的扩音器14。还根据AV***1的声频通道配置安排多个扩音器。如果AV***1用上述七个通道工作，则功率放大器13包括七个功率放大器电路。扩音器14还包括用于七个通道的七个扬声器。在收听环境中将每个扬声器安排在其适当的位置。

功率放大器13放大每个通道的声频信号并将得到的驱动信号馈送给该通道的扩音器14。扩音器14因而发出该通道的声音到空间中，从而形成声场来响应多通道配置。因而再现内容的声音。从扬声器发出的再现的声音与视频显示器12响应于视频信号而显示的视频在口型上是同步的。

AV***中的媒体播放单元11、视频显示器12、功率放大器13和扩音器14可独立地安排在组件AV***的每个单元中。另外，这些单元中的至少两个也可放在单个机壳中。

如果将本实施例的声学校正装置2添加到AV***1上，则来自媒体播放单元11的声频信号被输入到如图9所示的声学校正装置2中。如图7所示，声学校正装置2具有七个声频输入端，它们兼容于最多七个通道，包括中央通道(C)、前左通道(L)、前右通道(R)、左环绕通道(Ls)、右环绕通道(Rs)、左后环绕通道(Bsl)和右后环绕通道(Bsl)，如图7所示。在实际的AV***中，通常在七个通道之外增加超低音扬声器通道。这里为了简化说明，省略了对超低音扬声器的讨论。

如果AV***1仅兼容L和R通道，则连接声学校正装置2以便将从媒体播放单元11输出的L和R声频信号输入到声学校正装置2的七个通道中的前左通道(L)和前右通道(R)的输入端。

声学校正装置2具有声频信号输出端，以输出最多七个声频信号。将从声学校正装置2输出的声频信号输入到功率放大器13的相应声频输入端。

如果从媒体读出的声频信号是经编码(压缩)的信号，则媒体播放单元11将声频信号解码为数字声频信号，并且输出数字声频信号。声频信号如果被编码，则需要在馈送到声频信号设备2之前先解码。声学校正装置2不需要用于编码声频信号的编码器和用于解码声频信号的解码器。

声学校正装置2输出到功率放大器13的测试声音是解码处理之后或编码处理之前的声频信号。在再现测试声音之前，不需要编码处理和解码处理。

声学校正装置2接收并输出视频信号。建立视频线连接，以便使声学校正装置2从媒体播放单元11接收视频信号并且输出视频信号。

与声频信号一样，视频信号在解码处理之前由声学校正装置2处理。

接收视频信号和声频信号的声学校正装置2包括，作为其主要组成部分的帧缓冲器21、声场校正和测量单元22、控制器23和存储器24。

声场校正和测量单元22有两个主要功能。在一种功能中，声场校正和测量单元22测量收听环境来设置声场校正的声学控制参数值。在测量功能中，在必要时，声场校正和测量单元22输出测试声音的信号到功率放大器13，以从声频通道中输出测试声音。

根据响应于通过测量功能的测量结果而设置的声学控制参数，声场校正和测量单元22对从媒体播放单元11输入的每个通道的声频信号进行所需的信号处理，并且输出经处理的声频信号到功率放大器13。在收听位置适当地校正由扬声器输出的内容的声音形成的声场。

在用于声学控制的信号处理中，将来自媒体播放单元11的声频信号提供给声学校正装置2中的DSP。声频信号，当已经通过DSP传递时，在播放时会有相对于从媒体播放单元11输出的视频信号的延时。帧缓冲器21克服此延时，从而建立口型同步。控制器23临时地在一帧接一帧地将从媒体播放单元11输入的视频信号存储在帧缓冲器21中，然后将视频信号输出到视频显示器12。声学校正装置2因而输出视频信号和消除了延时的声频信号，并且适当地同步了播放时间。

控制器23控制帧缓冲器21的读写操作、声学校正装置2中的功能块和各种处理过程。

存储器24，包括非易失存储器，在控制器23的控制下执行读写操作。存储在存储器24中的数据是产生测试声音的基波(见图1)的波形数据。存储在存储器24中的另一种数据是作为控制信息的序列数据，以预定的声音元素的音调列模式输出测试声音旋律，如图7所示。

实际上，存储器24存储由控制器23引用的设置信息，以及除序列数据以外的所需信息。

话筒25连接到声学校正装置2。当声学校正装置2执行测试操作时，话筒25必需连接到声学校正装置2以拾取从扩音器14输出的测试声音。

图10示出声场校正和测量单元22的内部结构。声场校正和测量单元22包括，作为其主要组成部分的话筒放大器101、测试处理块103、预测试处理块106和声学校正块110。声学校正块110执行声学校正处理，同时，话筒放大器101、测试处理块103和预测试处理块106执行测试测量处理。基于测量处理的结果，在声学校正块110中设置和修改声学校正的参数值。

在测试模式与预测试模式之间安排开关102和109。而且，安排开关120在测量模式与声学校正模式之间切换。以端子Tm1交替地连接到端子Tm2和端子Tm3的方式操作开关102、109和120。每个开关的切换动作均由控制器23控制。

下面参考图10描述声场校正和测量单元22的预测试测量模式。

在预测试测量模式期间，控制器23使开关120将端子Tm1连接到端子Tm2。在开关102和109的每一个中，端子Tm1连接到端子Tm3。声场校正和测量单元22因而建立预测试测量模式的信号路径。

如图10所示，预测试处理块106包括分析器107和测试声音处理器108。如图11所示，测试声音处理器108接收基本正弦波的波形数据，产生预定音调的声音元素，并且将声音元素作为预测试测量模式的测试声音以声频信号格式输出。

测试声音处理器108的声音元素产生处理按照参考图4讨论的声音元素产生技术。如图7所示，在每通道基础上输出多通道的测试声音。为了简单，在图10中只示出了一条来自测试声音处理器108的信号输出线。实际上，为相应的七个通道都安排了测试声音输出线，如图11所示。

根据在序列数据中描述的控制内容，测试声音处理器108产生对应于特定音调的特定频率分量作为声音元素，并且通过特定的信号线输出所产生的声音元素。

在预定的定时，在控制器23的控制下从存储器24读取基本正弦波的波形数据并且输入到测试声音处理器108中。不是直接将序列数据输入到测试声音处理器108中，而是控制器23从存储器24读取并解释序列数据，然后通知测试声音处理器108，要产生的声音元素的音调(频率)和要通过它输出的声音元素。

下面参考图12所示的方框图描述测试声音处理器108用于产生一个声音元素的处理。

测试声音处理器108接收基本正弦波的波形数据。第m个谐波处理器201产生第m阶数的第m个正弦波作为对应于指定音调的声音元素的基准声音。这样产生的第m个正弦波的频率由公式(2)定义。第m阶数，即基准声音频率是由控制器23根据序列数据的内容来控制的。

由第m个谐波处理器201使用的基本正弦波的波形数据可以是图1所示的一个周期的波形数据。四分之一周期的波形数据是最小量。更具体地，如果可以得到四分之一周期的波形数据，则容易通过简单的计算来形成一个完整周期的正弦波。四分之一周期的波形数据作为最小量意味着数据量减少，并且因而节省了存储器24的存储容量。

由第m个谐波处理器201产生的第m个正弦波充当八度阶数k＝1处的声音元素的基准声音，如前所述。将第m个谐波处理器201产生的第m个正弦波的波形数据传送到电平调整器203-1和八度谐波发生器202。

八度谐波发生器202对从第m个谐波处理器201接收的作为基准声音的第m个正弦波执行乘法处理(将第m个正弦波增加两倍、四倍、八倍、16倍和32倍)。因而产生八度阶数为k＝2，k＝3，k＝4，k＝5和k＝6的八度谐波。增加过程可基于图1所示的概念。根据八度阶数(第m个正弦波用作基准声音)对八度谐波进行十中取一的取样。

将八度阶数k＝2，k＝3，k＝4，k＝5和k＝6的八度谐波分别传送到电平调整器203-2，203-3，203-4，203-5和203-6。

六个电平调整器203-1至203-6分别接收带有基准声音(k＝1)和八度阶数k＝2至6的第m八度谐波。

电平调整器203-1至203-6设置预定的振幅值给基准声音和八度谐波。由电平调整器203-1至203-6设置的振幅值可预先固定，或者在控制器23的控制下改变。

基准声音和八度谐波，由电平调整器203-1至203-6调整电平，由合成器204合成为单个声音元素(声频信号波形)。由合成器204合成的声音元素，包含基准声音和八度谐波振幅平衡的音调，反映出由电平调整器203-1至203-6执行的电平调整。

根据图12处理产生的声音元素匹配样本数N。例如，为在图7的输出周期Ta期间输出声音元素，测试声音处理器108连续两次输出根据图12产生的声音元素。

测试声音处理器108并行地执行图12的处理，从而同时产生对应于不同音调的声音元素。根据图12的处理作为声音元素产生的声频信号通过对应于至少一个声频通道的输出线作为测试声音信号输出。

如图10所示，将由从在预测试处理块106中的测试声音处理器108输出的声音元素组成的测试声音信号，通过开关109(端子Tm3→端子Tm1)和开关120(端子Tm2→端子Tm1)输入到功率放大器13。图9的功率放大器13放大输入测试声音的声频信号，并且从扩音器14输出测试声音。

当测试声音处理器108同时输出多个通道的测试声音(声音元素)的声频信号时，功率放大器13因而放大每个通道的声频信号并且从相应的扩音器14输出测试声音。

扩音器14在扩音器14周围的空间中放出真实的测试声音。

在预测试和测试期间，存储器24连接到声学校正装置2以拾取测试声音，如图9所示。将由连接到声学校正装置2的话筒25拾取的声频信号输入图10的声场校正和测量单元22中的话筒放大器101。

将话筒25放在一个收听位置，这是在收听环境中建立最佳经校正声场的地方。例如，图9的***可以是车载的汽车声频***，而用户可能希望在驾驶员座位建立一个合适的声场。就在驾驶员座位处的用户而言，将话筒25放在预计用户的耳朵所处位置处。

当在预测试测量模式中测试声音响应于从测试声音处理器108输出的测试声音信号而从扩音器14发出时，话筒25拾取包含测试声音的环境声音。所拾取声音的声频信号由话筒放大器101放大并且通过开关102中的端子Tm1和端子Tm3提供给预测试处理块106中的分析器107。

分析器107以先前参考图5讨论的定时对输入声频信号进行，得到到响应信号，并且对响应信号进行FFT频率分析。在收到频率分析结果后，控制器23基于频率分析结果提供测量结果，如前参考图8所述。

在测试模式期间，控制器23使开关120连续地保持端子Tm1连接到端子Tm2，同时使开关102和109将端子Tm1连接到端子Tm2.声场校正和测量单元221因而为测试模式建立一条信号路径。

测试处理块103在测试模式期间代替预测试处理块106工作。测试处理块103包括分析器104和测试声音处理器105。在测试模式期间，测试声音处理器105产生预定的信号波形，并且作为测试声音输出信号波形。在测试模式期间，除由在预测试测量中使用的声音元素以外，也可使用其它测试声音。

基于在预测试测量模式中获得的测量结果，设置从通道扬声器输出的测试声音的电平。在预测试测量模式期间，判定扬声器的存在或不存在(通道配置)，并且不提供输出给任何被判定为在AV***中不存在的扬声器的通道。因而减轻了测试声音处理器105的工作负荷。控制器23基于测量结果通过控制测试声音处理器105，设置测试声音的电平和对应于通道配置的测试声音的输出。

当从测试处理块103中的测试声音处理器105输出测试声音的信号时，话筒25以与在预测试测量模式中相同的方式拾取包含测试声音的环境声音。然后将所拾取的声音通过开关102中的端子Tm1和端子Tm2输入到分析器104。

分析器104以对应于测试声音输出的预定定时对输入声频信号进行取样，得到响应信号中，并且对响应信号进行FFT频率分析。在收到频率分析结果后，控制器23为测试提供测量结果。例如，控制器23确定用于声学校正的预定参数的值。

在测试处理块103中的分析器104和在预测试处理块106中的分析器107执行FFT频率分析的公共功能。预测试测量处理和测试处理不是同时执行的。可以将分析器104和分析器107集成到由预测试处理和测试处理共享的一个单元中。

为开始声学校正模式，操作开关120，将端子Tm1连接到端子Tm3。用于在测试模式与预测试模式之间切换的开关102和109可以处于任何开关状态。

在声学校正模式中，声场校正块110接收源声频信号。源声频信号是由媒体播放单元11再现和输出的声频信号。如前所述，可以输入最多七个通道的多个声频信号。声场校正块110包括延迟处理器111，均衡器112和增益调整器113。这些组成部分的每一个都可以独立地处理最多七个通道的声频信号。

声场校正块110中的延迟处理器111按不同通道的延迟时间延迟输入声频信号，并且输出经延迟的声频信号。延迟处理器111校正声场中由在对应于扬声器到收听位置距离的传播时间之间的时差引起的干扰，。

均衡器112以各通道独立的方式设置均衡特性给输入声频信号。某些均衡器112可校正由扬声器位置与收听位置之间关系、在任何扬声器与收听位置之间的存在物体的状态以及可校正在再现和扬声器的声学特性中的变化所引起的音质变化。

增益调整器113以各通道独立的方式设置输入声频信号的增益。某些增益调整器113校正由扬声器位置与收听位置之间关系、在任何扬声器与收听位置之间的存在物体的状态以及可校正在再现和扬声器的声学特性中的变化所引起的音量变化。

具有这样的信号处理功能的声场校正块110可由用于声频信号处理的DSP构成。

作为测试测量结果，控制器23现在已经获得各通道传播到收听位置的到达声频信号的时差、声音到达收听位置时音质的变化和声音电平的变化之间的关系。

作为声学校正的一个参数设置的是媒体播放单元11中的每个声频通道的延迟时间，以根据与到达收听位置的声音的到达时间之间的时差有关的信息消除时差。

在每通道基础上设置均衡器112的均衡特性，以根据与在声音到达收听位置时音质变化有关的信息补偿音质的变化。在每通道基础上设置增益调整器113的增益，以根据与在声音到达收听位置时声音电平变化有关的信息消除音量的变化。

输入到声场校正块110的源声频信号由延迟处理器111、均衡器112和增益调整器113处理。然后由功率放大器13放大经处理的信号，随后将经放大的信号作为真实声音从扩音器14发出。声场由所发出的声音形成。因而用户在改进的声场中收听声音。

图13示出序列数据的结构。仅为了示例性目的而示出这个结构。

用连接在一起的事件单元来产生序列数据。一个事件是对应于单声音元素的数据。每个事件保存关于声音发送周期、基准声音、谐波结构、通道和分析模式的信息。

声音发送周期信息定义对应于当前事件的声音元素的输出定时。更具体地，声音发送周期定义重复样本数N的输出多少次，以及样本数N的输出的定时。例如，将作为测试声音旋律的声音元素的输出的起始点设置为零点，并且通过指定从零点起的样本数的总数来定义输出定时。输出定时的分辨率是对应于一个周期取样频率的时间。

基准声音信息指定第m个正弦波的阶数m作为基准声音。

谐波结构信息定义相对于基准声音的八度阶数k＝2至k＝6的八度谐波振幅的平衡。因而确定每个声音元素的音调。八度谐波的振幅的平衡不仅考虑声音元素的音调，而且还考虑适合于测试条件的良好测量结果的实现。

在第一种分析模式期间根据谐波结构信息产生测试声音，但根据第一种分析模式的测量结果适当地修改测试声音以在第二种分析模式期间得到较好的测量结果。

通道信息规定要输出声音元素的声频通道。为了从多个通道输出相同音调的声音元素，通道信息最好规定多个通道。在这种安排下，使用单一事件从多个通道输出相同音调的声音元素，无需产生多个事件。

分析模式信息规定声音元素的分析模式。根据图7和8所示的例子，分析模式信息规定第一种分析模式、第二种分析模式和非分析模式之一。控制器23判定是否分析声音元素的声音来响应由分析模式信息规定的方式。如果判定要执行分析，则按照模式分析信息，则控制器23获得第一种分析和第二种分析之一的结果。模式分析信息可包含规定取样延迟时间Tdrs的信息。

根据序列数据，控制器23控制预测试处理块106，从而以序列数据中规定的音调和输出定时输出声音元素。如图7所示，因而有旋律地输出测试声音。

图14是由控制器23执行的预测试测量的控制处理的流程图。

在步骤S201中，控制器23从帧缓冲器21中读取预定的序列数据。然后控制器23分析读取的序列数据内容并且执行控制处理。

在步骤S202中，控制器23检查背景噪声。这个过程与图8的步骤S101中的过程相同。如果背景噪声检查结果显示连接了话筒25，则执行步骤S203中的过程和随后的步骤。

在步骤S203和随后的步骤中，根据对序列数据的解释来处理事件。

在步骤S203中，控制器23引用未处理事件的发送周期信息，从还未开始的声音元素中判定是否有声音元素到达输出起始定时。如果判定没有声音元素到达输出起始定时，则控制器23前进至步骤S205而跳过步骤S204。如果判定有声音元素到达了输出起始定时，则控制器23在步骤S204中执行该过程。

在步骤S204中，控制器23引用控制器23已经确定在步骤S203中输出的声音元素的事件信息和谐波结构信息中描述的基准声音。控制器23执行产生声音元素的处理。根据在声音元素的事件中描述的声音发送周期信息按重复数量重复所产生的声音元素。根据在同一事件中描述通道信息确定声音元素的输出声频信号的通道。

每次在步骤S204中输出声音元素时，在取样延迟时间Tdrs产生取样处理事件。在步骤S205中，控制器23判定是否有这样产生的取样处理事件到达起始定时。如果判定没有取样处理事件到达起始定时，控制器23进行至步骤S208而跳过步骤S206和S207。如果判定有取样处理事件到达起始定时，则控制器23进行至步骤S206。

在步骤S206中，控制器23以预定的样本数N按考虑到取样延迟时间Tdrs的定时对话筒25拾取的声频信号进行取样。在步骤S207中，控制器23根据由声音元素的事件规定的分析模式，对通过在步骤S206中的取样处理获得的响应信号执行FFT频率分析。控制器23基于分析结果执行该过程，以便根据在事件中规定的分析模式获得测量结果。

控制器23在步骤S208中判定是否已经完成该序列，换言之，是否已经完成对在步骤S201中读取的序列数据的事件处理过程，以及是否已经完成根据序列数据的取样处理和分析过程。如果判定还没有完成该序列，则控制器23返回到步骤S203。如果判定已经完成该序列，则控制器23前进至步骤S209。

在步骤S209中，控制器23执行与在图8的步骤S119中相同的普通判定过程。

根据本实施例，通过序列数据确定测试声音旋律。将序列数据以最简单的形式预先存储在存储器24中，并且根据测试声音旋律输出测试声音旋律。可供替换地，可将多段序列数据存储在存储器24中。取决于用户的选择操作和在预测试测量中的预定条件，选择和使用一个序列数据。

可在装置从工厂出厂之前将序列数据存储在存储器24中。可供选择地，在从外部获得的序列数据之后，用户可在取得声学校正装置2的时候将序列数据下载到存储器24种。

在非分析模式中的测试声音的输出序列中，可修改旋律、声音元素的音调且扬声器输出声音元素的来响应用户编辑操作。这样一种安排增强了娱乐效果。对用于分析模式的声音元素输出做出无意中的修改会干扰有效测试，并且最好从用户编辑过程中排除对用于分析模式的测试声音输出序列的修改。

根据本实施例，存储基本波形数据，并且在所存储的波形数据上产生所有必需的声音元素。由于所需声音元素的源是单条基本波形数据，在声学校正装置2的存储容量方面不要求很大的存储区域。如果存储容量足够大，则产生测试声音旋律所需的所有声音元素的波形数据预先作为声源数据产生和存储。为输出测试声音旋律，从存储区域读取声源数据并再现。

根据图2和4的概念，只使用构成音阶的声音元素作为测试声音旋律的声音元素。不符合任何音阶的声音元素可以是目标频率，只要声音元素基于其周期的整数倍匹配样本数N的第m个正弦波。使用这样一个声音元素用于测试声音旋律没有问题。相反，当音乐作为测试声音旋律时，使用不符合音阶的声音元素用于测试声音旋律可以更有效，并且建议多使用这样的声音元素。

由于在非分析模式期间不对响应信号进行频率分析，因此不必输出基于其周期整数倍匹配样本数N的第m个正弦波的测试声音。如果在非分析模式期间使用不同于基于第m个正弦波的波形，则产生具有各种音调的正弦波作为一系列输出序列的测试声音。因而测试声音在音乐和娱乐方面变得完善。如果使用通过取样乐器而产生的声音作为波形，而不是基于第m个正弦波的声音，则测试声音旋律变得更象音乐。

单个全方向单声道话筒可以有效地用作用于拾取测试声音的话筒25。如果在适当的位置安排多个话筒，如果使用立体声话筒，或者如果使用多个双耳话筒，则可得到更可靠的测量结果。

图10的声学校正装置2的预测试处理块106中的测试声音处理器108和分析器107产生声音元素，执行控制处理用于产生测试声音旋律(以对应于序列数据的定时输出所产生的声音元素)，以预定的定时取样所拾取的声频信号，并且对响应信号执行FFT频率分析处理。这些处理过程可由硬件设备来执行。声学校正装置2可由微计算机实现，并且其中央处理单元(CPU)可在计算机程序的控制下执行这些处理。参考图10，控制器23对应于CPU，并且以软件实现预测试处理块106。因而预测试处理块106的功能由控制器23中的CPU执行。

测试处理块103和声场校正块110可用硬件或软件来实现。

在上述讨论中，基于第m个正弦波的测试声音用于声学校正的预测试测量。测试声音可用于测试而没有任何依赖于测试环境和测试条件的问题。本发明不限于声学校正，只要所处理的声音落在人类听觉范围内。

在对基于第m个正弦波的测试声音的响应信号的频率分析中使用FFT。也可使用包括离散傅立叶变换(DFT)在内的其他频率分析方法。

Claims (11)

1.一种测试装置，其特征在于，包括：

用于根据等于用2的幂表示的预定样本数的最小输出单位输出作为测试声源的声音元素的输出装置，其中基于一个正弦波的特定频率分量获得所述声音元素，所述正弦波周期的整数倍与预定样本数匹配；

用于根据等于样本数的最小取样单位以预定的定时，对作为捕捉空间中声音的结果而获得的声频信号进行取样的取样装置；及

用于按照来自分析结果的预定测试项获得测试结果的测试装置，所述分析结果是通过对由取样装置取样的声频信号执行预定的频率分析而获得的。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述输出装置将作为特定频率分量的基准声音信号分量，以及通过基准信号分量合成并具有比基准声音信号分量高出预定数量的八度的频率的至少一个特定的频率分量，作为声音元素输出。

3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述输出装置将多个预定的频率分量中的特定频率分量作为声音元素输出，所述预定的频率分量由虚拟基准声音分量合成并具有比虚拟基准声音分量高出至少预定数量的八度的频率，所述虚拟基准声音分量具有等于特定频率分量的1/(2P)的频率，所述特定频率分量具有匹配样本数的预定的整数倍周期，其中P表示自然数。

4.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述输出装置在输出一个预定的声音元素之后以预定的定时输出下一个预定的声音元素。

5.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述输出装置输出预定数量的声音元素，它们的输出周期相互重叠。

6.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述输出装置根据指定声音元素输出模式的控制信息在指定的输出起始定时输出指定的声音元素。

7.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述输出装置从具有特定频率分量的声音元素中，输出具有设置为一个标准频率的特定频率分量的声音元素，所述标准频率是预定音阶的一个音调，且具有特定频率分量的声音元素具有音阶中另一个音调的频率。

8.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括用于存储所述正弦波的至少四分之一的基本波形数据的存储装置，所述正弦波具有与用2的幂表示的预定样本数匹配的一个周期；及

用于基于所述基本波形数据产生特定频率分量，并基于所产生的特定频率分量产生声音元素的产生装置。

9.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述取样装置在一段时间内以预定的定时对声频信号进行取样，在整个所述一段时间内，将所述输出装置输出的声音元素的信号作为测试声音发送到空间中。

10.一种测试方法，其特征在于，包括下列步骤：

根据等于用2的幂表示的预定样本数的最小输出单元输出作为测试声源的声音元素，其中，基于一个正弦波的特定频率分量获得所述声音元素，所述正弦波周期的整数倍匹配预定的样本数；

根据等于样本数的最小取样单位以预定的定时对作为捕捉空间中声音的结果而获得的声频信号进行取样；及

按照来自分析结果的预定测试项获得测试结果，所述分析结果是通过对在所述取样步骤中取样的声频信号执行预定频率分析而获得的。

11.一种计算机程序，用于使测试装置执行一种测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：

作为测试声源，根据等于用2的幂表示的预定样本数的最小输出单元输出声音元素，其中，基于一个正弦波的特定频率分量获得所述声音元素，所述正弦波周期的整数倍符合预定的样本数；

根据等于样本数的最小取样单位以预定的定时取样作为捕捉空间中声音的结果而获得的声频信号；及

按照来自在分析结果的预定测试项获得测试结果，所述分析结果是通过对在所述取样步骤中取样的声频信号执行预定的频率而获得的。

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