FI122089B - Kalibrointimenetelmä ja -laitteisto äänentoistojärjestelmässä - Google Patents

Kalibrointimenetelmä ja -laitteisto äänentoistojärjestelmässä Download PDF

Info

Publication number
FI122089B
FI122089B FI20060294A FI20060294A FI122089B FI 122089 B FI122089 B FI 122089B FI 20060294 A FI20060294 A FI 20060294A FI 20060294 A FI20060294 A FI 20060294A FI 122089 B FI122089 B FI 122089B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
signal
speaker
calibration
loudspeaker
response
Prior art date
Application number
FI20060294A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20060294A0 (fi
Inventor
Aki Maekivirta
Andrew Goldberg
Jussi Tikkanen
Juha Urhonen
Original Assignee
Genelec Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Genelec Oy filed Critical Genelec Oy
Priority to FI20060294A priority Critical patent/FI122089B/fi
Publication of FI20060294A0 publication Critical patent/FI20060294A0/fi
Priority to ES07730643.9T priority patent/ES2527720T3/es
Priority to JP2009502129A priority patent/JP5729905B2/ja
Priority to EP07730643.9A priority patent/EP1999994B1/en
Priority to CN200780010915.9A priority patent/CN101411213B/zh
Priority to US12/294,913 priority patent/US8798280B2/en
Priority to PCT/FI2007/050156 priority patent/WO2007110476A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI122089B publication Critical patent/FI122089B/fi

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/001Monitoring arrangements; Testing arrangements for loudspeakers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G5/00Tone control or bandwidth control in amplifiers
    • H03G5/02Manually-operated control
    • H03G5/025Equalizers; Volume or gain control in limited frequency bands
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/301Automatic calibration of stereophonic sound system, e.g. with test microphone
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/001Monitoring arrangements; Testing arrangements for loudspeakers
    • H04R29/002Loudspeaker arrays

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Description

Kalibrointimenetelmä ja -laitteisto äänentoistojärjestelmässä.
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen kalibrointimenetelmä.
5
Keksinnön kohteena on myös kalibrointilaitteisto.
Tunnetun tekniikan mukaisesti tunnetaan kalibrointimenetelmiä, joissa kaiuttimiin syötetään testisignaali. Testisignaalin vaste mitataan mittausjärjestelmällä ja 10 järjestelmän taajuusvaste säädetään ekvalisaattorilla mahdollisimman tasaiseksi.
Tunnetun tekniikan puutteena on se, että mittausjärjestely on hankala ja vaatii erikoislaitteiston. Kalibrointijärjestelyä ei voi yleistää eri kuuntelutiloihin ja luotettavan tuloksen saaminen edellyttää aina hyvin tarkkaa suunnittelua ja myös tietoa ja taitoa 15 käyttää yksittäisiä osia mittausj ärj cstcl mästä.
Keksinnön tarkoituksena on ratkaista edellä kuvatussa tekniikassa esiintyviä ongelmia ja tätä tarkoitusta varten aikaansaada aivan uudentyyppinen menetelmä ja laitteisto äänentoistolaitteiston kalibroimiseksi.
20
Keksintö perustuu siihen, että äänentoistolaitteisto kytketään ohjausverkon avulla tietokoneen ympärille rakennettuun kalibrointijärjestelmään.
δ Keksinnön ensimmäisen edullisen suoritusmuodon avulla voidaan tietokoneen c\i ιό 25 äänikortin taajuusvaste kalibroida äänikortin ulkopuolisella generaattorilla, jota i g kuitenkin tietokone, jossa äänikortti on, ohjaa.
i cc
CL
Keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti testisignaalin jänniteasetuksella cm kalibroidaan äänikortin vahvistus, o
CD
O 30 o
CM
2
Keksinnön kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaisesti aktiivinen kaiutin varustetaan signaaligeneraattorilla, jolla kyetään muodostamaan logaritmisesti pyyhkäisevä sinimuotoinen testisignaali.
5 Keksinnön neljännen edullisen suoritusmuodon mukaisesti mittasignaalin taso säädetään siten, että saavutetaan mahdollisimman suuri signaali-kohinasuhde.
Keksinnön viidennen suoritusmuodon mukaisesti asetetaan pääkaiuttimen ja subwooferin vaihe samaksi jakotaajuudella aktiiviseen subwooferkaiuttimeen 10 rakennetun sinigeneraattorin avulla.
Keksinnön kuudennen edullisen suoritusmuodin mukaisesti logaritmista sinisignaalia käytetään kaiutinten tajuusvasteiden ekvalisoimiseen kuuntelupaikalla (mikrofonin sijoituspaikalla), kaiutinjäijestelmässä kaiutinten keskinäisten tasojen ja 15 lentoaikaviiveiden erojen poistamiseen.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
20 Keksinnön mukaiselle laitteistolle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.
δ
(M
ιό 25 Keksinnön mukaisen menetelmän avulla voidaan millä tahansa tietokoneella, jossa on i g mikä hyvänsä äänikortti kalibroida äänentoistojäqestelmä edullisen mikrofonin avulla.
i cc
CL
Keksinnön toteuttava ohjelmisto voidaan asentaa yleisimpiin tietokoneiden (M käyttöjärj estelmiin.
CD
o 30 o
CM
Keksinnön ensimmäisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti voidaan ajatella, että äänikortin vaste lasketaan FFT:tä käyttäen, esim. H = FFT(y) / FFT(x), jossa H on 3 taajuusvaste, x tunnettu generoitu signaali ja y äänikortilla tallennettu akustinen vaste. Tämä ei kuitenkaan tuota tulosta, jollei generoidun signaalin spektri ole jatkuva (energiaa kaikilla tutkittavilla taajuuksilla), koska muutoin taajuusvastetta ei voi laskea (signaalit x ja y saavat arvon nolla, jolloin osamäärä H ei ole olemassa tällä taajuudella) 5 niillä taajuuksilla, joilla syötetyn signaalin x energiasisältö on nolla (tai hyvin pieni), niinpä tätä menetelmää ei voi käyttää yleisenä ratkaisuna.
Koska keksinnön mukainen menetelmä toimii minkä tahansa tietokoneen äänikortin kanssa, voivat äänikorttien taajuusvasteet poiketa toisistaan.
10
Keksinnön mukainen mallintamalla tapahtuva mittaaminen eliminoi tämän ongelman.
Tunnettu menetelmä äänikortin taajuusvasteen puutteiden eliminoimiseksi on esim. loopback-mittaus, jossa äänikortti generoi signaalin, jonka se itse nauhoittaa. Tässä 15 menetelmässä äänikortin lähdön vastetta ei voida erottaa tulon vasteesta. Keksinnön mukaisessa menetelmässä mitataan pelkästään tulon vaste jolloin pelkkä tulo voidaan ekvalisoida.
Menetelmän tuottama rakenne on hyvin yksinkertainen toteuttaa, koska mittaamiseen 20 tarvittavan pulssin tuottaa esim. mikrokontrollerin IO-linja, jonka tuottama jännite summataan mikrofonisignaaliin.
δ Tämä menetelmä voidaan rakentaa mikrofonivahvistimen sisään niin, että kalibrointi cv ιό 25 voidaan suorittaa käyttäjälle läpinäkyvästi (käyttäjän tietämättä) ja myös samalla, kun i o) tallennetaan akustinen mittaus, o
X
cc Q_
Keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti voidaan tietokoneen g käyttöjärjestelmän aiheuttama tuntematon ja vaihteleva viive eliminoida. Tietokoneen
(O
o 30 äänikortin tulon herkkyys (digitaalisen sanan koko voltteina) voidaan laskea.
CM
4
Keksinnön kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaisesti, koska testisignaalia ei syötetä tietokoneesta kaiuttimeen vaan se syntyy kaiuttimessa, testisignaaliin ei synny akustisen vasteen lisäksi muita vääristymiä tai muutoksia.
5 Mittasignaaliin vaikuttavat akustisen siirtotien lisäksi vain mittamikrofoni ja tietokoneen äänikortin tulon taajuusvaste.
Koska mittasignaali on sisäänrakennettu, se on aina saatavissa.
10 Koska signaalin crest factor on pieni, se tuottaa hyvän signaali-kohinasuhteen.
Keksinnön neljännen edullisen suoritusmuodon mukaisesti saavutetaan seuraavat edut.
Koska mikrofonin etäisyys voi vaihdella runsaasti, mittasignaalin tuottaman akustisen 15 vasteen suuruus mikrofonilla voi vaihdella hyvin suurissa rajoissa.
Ympäristön tuottama melu ei vaihtele samalla tavalla, vaan pysyy (kussakin huoneessa) melko vakiona.
20 Jos mikrofoni on hyvin lähellä kaiutinta, tallentuva signaali voi olla liian suuri, jolloin se leikkautuu tietokoneen äänikortissa.
Jos mikrofoni on hyvin kaukana, signaali voi olla ympäristön kohinaan nähden liian o pieni, jolloin signaali-kohinasuhde jää huonoksi.
ιό 25 cp g Tason asettelun avulla voidaan aina varmistaa edullinen signaali-kohinasuhde.
X
cc
CL
Mittasignaalin leikkautuminen voidaan estää alentamalla signaalin tasoa. Signaalien kohinasuhdetta voidaan parantaa nostamalla signaalin tasoa, co o 30 o
C\J
Tason asettelu on ohjaavan tietokoneen tiedossa kaiken aikaa, ja voidaan ottaa huomioon laskelmissa.
5
Keksinnön viidennen suoritusmuodon avulla saavutetaan seuraavat edut: Löydetään oikeat vaiheasetukset riippumatta siitä, mihin kaiuttimet on sijoitettu 5 (etäisyys vaikuttaa äänitasoon ja sijoitus vaikuttaa vaiheeseen).
Mittaus vastaa todellista käyttötilannetta (jossa subwooferi ja pääkaiutin toimivat yhtäaikaa ja toistavat samaa audiosignaalia).
10 Keksinnön kuudennen edullisen suoritusmuodin mukaisesti koko kaiutinjärjestelmän kaikki kaiuttimet saadaan keskenään oikealle tasolle, virtuaaliselle etäisyydelle ja huonevasteeltaan identtisiksi.
Keksintöä tarkastellaan seuraavassa esimerkkien avulla oheisiin piirustuksiin viitaten.
15
Kuvio 1 esittää lohkokaaviona yhtä keksinnön mukaiseen menetelmään soveltuvaa järjestelmää.
Kuvio 2 esittää toista keksinnön mukaista kalibrointikytkentää.
20
Kuvio 3 esittää graafisesti keksinnön mukaista signaalia, jonka tietokoneen äänikortti tallentaa.
o Kuvio 4 esittää graafisesti tyypillistä mitattua signaalia keksinnön mukaisessa ιό 25 kalibrointijärjestelyssä.
i O) o x Kuvio 5 esittää graafisesti kaiuttimen muodostamaa testisignaalia.
CL
O) g Keksinnössä käytetään seuraavaa terminologiaa: to O 30
CM
1 kaiutin 2 kaiuttimen ohjausyksikkö 6 3 akustinen signaali 4 mikrofoni 5 esivahvistin 6 analoginen summain 5 7 äänikortti 8 tietokone 9 mittasignaali 10 testisignaali 11 USB-yhteys 10 12 ohjausverkon ohjain 13 ohjaus verkko 14 IO-linja 15 signaaligeneraattori 16 kaiutinelementti 15 18 interface-laite 50 kalibrointisignaali
Kuviossa 1 on esitetty laitteistokokonaisuus, jossa kaiuttimet 1 on kytketty tietokoneeseen 8 ohjausverkon 13 kautta interface-laitteen 18 välityksellä.
20
Interface-laite 18 sisältää kuvion 2 mukaisesti ohjausverkon ohjaimen 12, esivahvistimen 5 ja analogisen summaimen 6, johon on liitetty ohjausverkon ohjaimelta tuleva IO-linja 14, jonka kautta testisignaali 10 välittyy summaimeen.
δ
(M
ιό 25 Kuvio 2 sisältää samat toiminnot kuin kuvio 1, mutta siinä on esitetty selvyyden vuoksi i g vain yksi kaiutin 1.
i cc
CL
Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen laitteistokokonaisuus, jossa kaiutin 1 tuottaa g akustisen signaalin 3. Testitarkoituksia varten akustinen signaali 3 muodostetaan itse co ... .
o 30 kaiuttimen ohjausyksikön 2 generaattorin 15 muodostamasta sähköisestä C\l kalibrointisignaalista. Ohjausyksikkö 2 sisältää tyypillisesti vahvistimen, ja kaiutin 1 on siis aktiivikaiutin. Edullisesti testisignaali on sinimuotoinen pyyhkäisysignaali, jollainen 7 on kuvattu graafisesti mm. kuvioissa 6. Kalibrointisignaalin 50 (kuvio 5) taajuutta pyyhkäistään yli ihmisen kuuloalueen edullisesti siten, että aloitetaan matalammista taajuuksista ja taajuutta kasvatetaan kohti korkeampia taajuuksia logaritmisella nopeudella. Kalibrointisignaalin generointi 50 aloitetaan kaiuttimen 1 ohjausyksikköön 5 2 ohjausväylän 13 kautta tuodulla signaalilla. Akustinen signaali 3 otetaan vastaan mikrofonilla 4 ja vahvistetaan esivahvistimella 5. Analogisessa summaimessa 6 esi vahvistimelta 5 tulevaan signaaliin yhdistetään testisignaali 10, joka on tyypillisesti suorakaideaalto. Analoginen summain 6 on tyypillisesti operaativahvistimella toteutettu kytkentä. Testisignaali 10 saadaan valvontaverkon ohjausyksiköltä 12. Käytännössä 10 testisignaali voidaan saada suoraan valvontaverkon ohjausyksikön mikrosuorittimen IO-linjalta 14.
Akustinen mittasignaali 3 voidaan siis keksinnön mukaisesti käynnistää kauko-ohjauksella ohjausväylän 13 kautta. Mikrofoni 4 vastaanottaa akustisen signaalin 3, 15 johon summataan testisignaali 10. Tietokoneen 8 äänikortti 7 vastaanottaa äänisignaalin, jossa on aluksi testisignaali ja siitä tietyn ajan (akustinen lentoaika) kuluttua akustisen mittasignaalin vaste 9 kuvion 2 mukaisesti.
Kuvio 3 esittää edellä kuvatun menetelmän tuottamaa signaalia tietokoneen äänikortilla 20 7. Aika ti on tietokoneen käyttöjärjestelmän aiheuttama satunnaisesti vaihteleva aika.
Aika Ϊ2 testisignaalista akustisen vasteen 9 alkuun määräytyy pääasiassa akustisen viiveen (kulkuaika) perusteella, eikä siinä ole satunnaista vaihtelevuutta. Akustinen vaste 9 on kaiutin-huoncjärjcstelmän vaste logaritmiselle sinipyyhkäisylle, jonka taajuus o on kasvava.
25 cp g Keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa, jossa kalibroidaan g tuntemattoman äänikortin taajuusvaste menetellään seuraavasti. Pulssimuodon generoi
CL
^ ohjausverkon ohjain 12, joka on liitetty tietokoneen 8 äänikorttiin 7 ja edullisesti en g tietokoneen USB-väylään 11. Tietokoneen ajaman ohjelman ohjaamana ohjausverkon to . ...··..
g 30 ohjain tuottaa testisignaalin 10. Äänikortilla 7 tallennetaan vastaanotettu pulssimuoto,
C\J
joka syntyy tietokoneen 8 äänikortin 7 tulon vasteena testisignaalille.
8
Syöttöpulssina voidaan käyttää digitaalisen IO-linjan 14 tuottamaa pulssiaaltoa 10 (jossa on kaksi arvoa: nolla ja ykköstä vastaava jännite).
Syöttöpulssi 10 voidaan summata (analogisesti) mikrofonisignaaliin.
5 Äänikortilla tallennettu testisignaali 10 muuttuu muodoltaan äänikortin aiheuttaman suodattumisen takia. On tunnettua, että äänikortin taajuusvaste on kaistanpäästötaajuusvaste, joka sisältää ylipäästöominaisuuden (pienillä taajuuksilla) ja alipäästöominaisuuden (suurilla taajuuksilla). Testisignaalin alkuperäinen muoto 10 on 10 tietokoneen tiedossa. Tallennettuun testisignaaliin 10 sovitetaan malli, jossa alkuperäinen testisignaali kulkee äänikortin suodatusominaisuuksia kuvaavan suodattimen läpi. Suodattimen siirtofunktion parametrit valitaan edullisessa toteutuksessa sovitusmenetelmää käyttävän optimoimiin avulla siten, että tämän mallin tuottama suodattunut testisignaali 10 vastaa muodoltaan mahdollisimman tarkasti 15 todellista äänikortin tallentamaa testisignaalia. Tällöin on saatu määriteltyä suodattumisen aiheuttava taajuusvaste H (b,a), jossa b ja a ovat taajuusvastemallin parametrit.
Käyttäen näin määriteltyä taajuusvastetta muodostetaan koijain, jolla taajuusvaste H 20 voidaan saattaa tasaiseksi ihmisen kuuloaluetta vastaavilla taajuuksilla. Näin määriteltyä ekvalisaatiota käytetään myöhemmin, kun mitataan akustisia vasteita. Kun mitattu akustinen vaste korjataan tällä ekvalisoinnilla, äänikortin aiheuttama suodattuminen korjaantuu ihmisen kuuloalueen taajuuksilla.
δ
(M
ιό 25 Valitsemalla mallintavan siirtofunktion rakenne ja asteluku voidaan vaikuttaa
o J
i g mittauksen tarkkuuteen ja nopeuteen.
X
tr
Keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti digitaalisen IO-linjan 14 g tuottaman testisignaalin 10 jännite asetetaan tiettyyn arvoon, o CO 30
O
O
c'J Tässä menetelmässä tunnetun testisignaalin 10 generointi on yhdistetty osaksi komentoa, joka käynnistää kaiuttimen tuottamaan kalibrointisignaalin 50 (log-sinipyyhkäisy).
9
Tietokone 8 tallentaa signaalin, joka koostuu kolmesta osasta. Aluksi on testisignaali 10, sen jälkeen hiljaisuutta, ja kolmanneksi kaiuttimen tuottama akustinen signaali 3 saapuu mikrofoniin, ja tallentuu vasteeksi 9. Tallennetusta tiedosta voidaan lukea seuraavaa: 5
Testisignaalin jännitteen avulla voidaan mitata tietokoneen tallentaman digitaalisen sanan suuruus voltteina (koska pulssin korkeus voltteina voidaan tietää ennalta ja pulssin digitaalisen esityksen suuruus voidaan tutkia tallenetusta signaalista).
10 Testisignaalin 10 alun ja akustisen vasteen 9 alun välinen aika t2 kuvaa kaiuttimen 1 etäisyyttä mittamikrofonista 4, ja tätä tietoa käyttäen voidaan laskea (koko audiokaistan toistavien) kaiuttimien 1 etäisyys mittapisteestä. Edullisimmin tämä tapahtuu ottamalla FFT-laskennan lähtötiedoksi signaali, jossa on mukana äänikortin 7 tallentama signaali testisignaalin 10 alusta (ajan t2 alku kuviossa 3) 15 alkaen ja saattamalla siinä oleva testisignaali 10 nollaksi ennen laskennan aloittamista.
Käsky testisigaalin generoimisesta lähtee tietokoneelta 8. Käytännössä kuitenkin havaitaan, että viive (kuvio 3 ti), jonka jälkeen käsky lähtee, vaihtelee 20 käyttöjärjestelmästä (Windows, Mac OS X) riippumatta. Tämä viive on satunnainen eikä sitä voi ennalta ennustaa. Kun käsky on lähtenyt, ja koska käsky ja testisignaali liittyvät yhteen ja samaan toimintaan, testisigaalin generoimisesta mittasignaalin generoinnin (eli kalibrointisignaalin) aloittamiseen kuluu aina tunnettu ja vakio aika. o Tämän lisäksi akustisesti tallennetun mittasignaalin alkamiseen kuluu aika, johon ιό 25 vaikuttaa vain kaiuttimen ja mittamikrofonin välinen matka.
i O)
Keksinnön kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaisesti kaiuttimen 1 sisään on
X
tr rakennettu generaattori 15, joka tuottaa tarkasti ennalta tunnetun kalibrointisignaalin 50.
sfr 05
CM
o g 30 Generaattorin 15 tuottama kalibrointisignaali on sinipyyhkäisy, jonka o «m taajuuspyyhkäisyn nopeus kasvaa siten, että hetkellisen taajuuden logaritmi on verrannollinen aikaan, log(f) = k t, jossa f on signaalin hetkellinen taajuus, k on nopeuden määrittelevä vakio ja t on aika. Taajuuden kasvu nopeutuu ajan kuluessa.
10
Koska testisignaali on matemaattisesti tarkoin määritelty, se voidaan uudelleentuottaa tietokoneessa tarkasti riippumatta kaiuttimen 1 tuottamasta testisignaalista.
Tällainen mittasignaali sisältää kaikki taajuudet ja signaalin crest factor (piikkitason 5 suhden RMS-tasoon) on erittäin edullinen siten, että piikkitaso on hyvin lähellä RMS-tasoa, ja täten signaali tuottaa erittäin hyvän signaali-kohinasuhteen mittauksessa.
Kun signaali 50 (kuvio 5) lähtee liikkeelle matalista taajuuksista ja sen taajuus kasvaa, signaali toimii edullisesti huonetilassa, jossa jälkikaiunta-aika on tavallisesti pienillä 10 taajuuksilla suurempi kuin suurilla taajuuksilla.
Kalibrointisignaalin 50 generointi voidaan käynnistää kauko-ohjauksen kautta annettavalla komennolla.
15 Keksinnön neljännen edullisen suoritusmuodon mukaisesti kaiuttimessa tuotetun kalibrointisignaalin 50 suuruutta voidaan muuttaa ohjausverkon 13 välityksellä.
Kalibrointisignaali 50 tallennetaan. Kalibrointisignaalin 50 akustisen vasteen 9 suuruus suhteessa kalibrointisignaaliin mitataan. Jos akustinen vaste 9 on liian pieni, sen 20 kalibrointisignaalin 50 tasoa lisätään. Jos akustinen vaste 9 on leikkautunut, kalibrointisignaalin 50 tasoa alennetaan.
Mittaus toistetaan, kunnes optimaalinen signaali-kohinasuhde ja akustisen signaalin 9 o taso on löydetty.
iri 25 o g Tason asetus voidaan tehdä jokaiselle kaiuttimelle erikseen.
X
cc Q_
Koska se, paljonko tasoa on muutettu, on tietokoneen 8 ohjaamaa ja siten tiedossa, oj voidaan tämä tieto ottaa huomioon tuloksia laskettaessa, jolloin saadaan etäisyydestä co .
o 30 riippumatta luotettava mittaustulos, joka on skaalattu tason suhteen oikein.
(M
11
Keksinnön viidennen edullisen suoritusmuodon mukaisesti käytetään sisäistä sinigeneraattoria subwooferissa. Subwooferin vaihetta säädetään ohjausverkon 13 kautta tietokoneesta ja mikrofonilla mitataan akustista signaalia.
5 Subwooferin ja pääkaiuttimen vaiheen asettaminen samaksi jakotaajuudella tapahtuu kahdessa vaiheessa.
Vaihe 1: subwooferin ja referenssikaiuttimen taso asetetaan samaksi uuttamalla toisen tai kummankin taso erikseen ja säätämällä kunkin kaiuttimen tuottamaa 10 tasoa.
Vaihe 2: Molemmat kaiuttimet toistavat samaa sinisignaalia, jonka subwooferi generoi.
15 Yhteinen äänitaso mitataan mikrofonilla.
Vaihetta säädetään ja etsitään se vaiheasetus, jolla äänitaso on minimissä. Tällöin kaiutin ja subwooferi ovat vastakkaisvaiheessa.
20 Vaihdetaan subwooferiin vaiheasetus, joka on tästä 180 asteen päässä, jolloin kaiutin ja subwooferi ovat samassa vaiheessa ja näin oikea vaiheasetus on löydetty.
Keksinnön kuudennen edullisen suoritusmuodon mukaisesti kaikkien järjestelmän o kaiuttimien 1 akustinen impulssivaste mitataan aikaisemmin esitetyllä menetelmällä, ιό 25 Tällainen kalibrointijärjestely on esitetty kuviossa 3.
i
CD
O
x Jokaisesta impulssivasteesta lasketaan taajuusvaste.
CL
cm Jokaisesta impulssivasteesta lasketaan kaiuttimen etäisyys, co o 30 o
(M
Taajuusvasteen perusteella suunnitellaan sellaiset ekvalisaattorisuodattimen asetukset, että saavutetaan haluttu taajuusvaste huoneessa (tasainen taajuusvaste).
12
Ekvalisoidun vasteen tuottama (suhteellinen) äänitaso lasketaan.
Asetetaan kullekin kaiuttimelle viive, jolla kaikkien kaiuttimien mitattu vaste sisältää saman verran viivettä (kaiuttimet näyttävät olevan yhtä kaukana).
5
Asetetaan kullekin kaiuttimelle taso, jolla kaiuttimet näyttävät tuottavan saman äänitason mittauspisteessä. Kunkin kaiuttimen taso voidaan mitata taajuusvasteesta joko pistetaajuudella tai laajemmalla taajuusalueella ja keskimääräisen tason laskentaan laajemmalla taajuusalueella voidaan käyttää keskiarvoa, RMS-arvoa tai mediaania. 10 Äänitasolle eri taajuuksilla voidaan lisäksi antaa eri painokertoimia ennen keskimääräisen tason laskentaa. Taajuusalue ja painokertoimet voidaan valita siten, että näin laskettu äänitaso eri kaiuttimista ja subwoofereista on subjektiivisesti mahdollisimman samanlainen. Edullisessa toteutuksessa keskimääräinen taso lasketaan taajuuskaistalta 500 Hz - 10 kHz käyttäen RMS-arvoa ja siten, että kaikilla taajuuksilla 15 on sama painokerroin.
Säädetään vielä subwooferi(e)n vaihe edellä kuvatulla tavalla.
Äänitaajuusalueella tarkoitetaan tässä hakemuksessa taajuusaluetta 10 Hz - 20 kHz.
20
Keksinnön yhdessä edullisessa suoritusmuodossa kaikki järjestelmän olennaiset tiedot tallennetaan yhteen tiedostoon tai tiedostokokonaisuuteen (System setup file), jonka perustana on tieto kaiuttimen identiteetistä. Edullisesti kullakin kaiuttimella on o yksikäsitteinen identiteetti, jota käytetään tiedostokokonaisuudessa tietojen hallintaan.
ιό 25 Tämä kaiutinkohtainen identiteetti muodostetaan edullisesti jo kaiuttimen 1
o J
i g valmistusvaiheessa. Tietojärjestelmä 8 päivittää kaiutinten asetuksia aktiivisesti, x Tiedoston avaamisella saadaan esille koko kaiutinjärjestelmän ominaisuudet ja niitä voidaan myös päivittää tämän tiedoston tai tiedostokokonaisuuden kautta.
05
CM
O
CO
O 30 o
CM
Edullisessa toteutuksessa edelläkuvatut vaiheet suoritetaan seuraavassa jäijestyksessä: 13 - akustiset vasteet kaikista kaiuttimista tallennetaan tietokoneen äänikortin avulla, - kustakin vasteesta lasketaan kaiuttimen impulssivaste, - kustakin impulssivasteesta mitataan äänen kulkuaika ja sen perusteella 5 lasketaan kaiuttimen etäisyys, - kunkin kaiuttimen etäisyyden perusteella lasketaan lisäviive, joka saattaa kaiuttimesta tulevan äänen kulkuajan samaksi muiden kaiuttimien kulkuaikojen kanssa, - kustakin impulssivasteesta lasketaan taajuusvaste, 10 - taajuusvasteiden perusteella lasketaan kaiuttimien tasot, - lasketaan kullekin kaiuttimelle korjaus, joka saattaa sen tason samaksi muiden kaiuttimien tasojen kanssa.
15 δ
CM
LO
o
CD
o
X
cc
CL
CD
CM
O
CO
O
O
CM

Claims (13)

1. Kalibrointimenetelmä ääncntoistojärjcstclmässä, jossa 5. muodostetaan sähköinen kalibrointisignaali (50), - kalibrointisignaalista (50) muodostetaan audiosignaali (3) kaiuttimessa, - audiosignaalin (3) vaste (9) mitataan ja analysoidaan kaiuttimen (1) ulkopuolella, ja - mittaustulosten perusteella järjestelmää säädetään tietokoneen (8) avulla, 10 tunnettu siitä, että - kaiuttimessa (1) muodostetaan sähköinen kalibrointisignaali (50) siten, että se on olennaisesti sinimuotoinen signaali, jonka taajuus pyyhkäistään 15 ainakin olennaisesti koko äänitaajuusalueen läpi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalibrointisignaalin (50) pyyhkäisynopeus on logaritminen.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalibrointisignaalin (50) pyyhkäisy aloitetaan matalimmista taajuuksista.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää cg käytetään kaiuttimen (1) etäisyyden määrittämiseen. S 25
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää Er käytetään subwooferin ja pääkaiuttimen vaiheen asettamiseksi samaksi jakotaajuudella. sj- cn
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää CD o 30 käytetään kaikkien järjestelmän kaiuttimien vasteen ekvalisoimiseen (1) eli kalibrointiin C\1 kuuntelutilassa.
7. Kalibrointilaitteisto äänentoistojärjestelmässä, joka käsittää - kaiuttimen (1), - kaiuttimen (1) ohjauslaitteiston (2), 5. signaali- j a ohj ausyhteydet (13) kaiuttimeen, - mikrofonin (4) kaiuttimen vasteen mittaamiseksi, ja - analyysi- ja säätölaitteistot (12, 8, 18) kaiuttimen ulkopuolella mikrofonista saadun signaalin (9) analysoimiseksi ja kaiuttimen (1) säätämiseksi analyysitulosten perusteella tietokoneen (8) avulla, 10 tunnettu siitä, että - kaiutin (1) käsittää välineet olennaisesti sinimuotoinen sähköisen muuttuvataajuuksisen kalibrointisignaalin (50) muodostamiseksi, jolloin 15 kalibrointisignaali pyyhkäisee ainakin olennaisesti koko äänitaajuusalueen läpi.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kalibrointisignaalin (50) pyyhkäisynopeus on logaritminen. 20
9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kalibrointisignaalin (50) pyyhkäisy aloitetaan matalimmista taajuuksista. cm
10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoa käytetään i o 25 kaiuttimen (1) etäisyyden määrittämiseen. 05 o
11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoa käytetään ^t· subwooferin ja pääkaiuttimen vaiheen asettamiseksi samaksi jakotaajuudella. O) CM o CD o 30
12. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoa kävtetään CM kaikkien järjestelmän kaiuttimien vasteen ekvalisoimiseen (1) eli kalibrointiin kuuntelutilassa.
13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kaiutin on aktiivikaiutin, siis sisältää vahvistimen. 5 δ (M tn o i O) o X en CL sj- O) (M O CD O O (M
FI20060294A 2006-03-28 2006-03-28 Kalibrointimenetelmä ja -laitteisto äänentoistojärjestelmässä FI122089B (fi)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20060294A FI122089B (fi) 2006-03-28 2006-03-28 Kalibrointimenetelmä ja -laitteisto äänentoistojärjestelmässä
ES07730643.9T ES2527720T3 (es) 2006-03-28 2007-03-22 Procedimiento y dispositivo de calibración en un sistema de audio
JP2009502129A JP5729905B2 (ja) 2006-03-28 2007-03-22 音声システムの較正方法および装置
EP07730643.9A EP1999994B1 (en) 2006-03-28 2007-03-22 Calibration method and device in an audio system
CN200780010915.9A CN101411213B (zh) 2006-03-28 2007-03-22 音频***中的校准方法和装置
US12/294,913 US8798280B2 (en) 2006-03-28 2007-03-22 Calibration method and device in an audio system
PCT/FI2007/050156 WO2007110476A1 (en) 2006-03-28 2007-03-22 Calibration method and device in an audio system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20060294A FI122089B (fi) 2006-03-28 2006-03-28 Kalibrointimenetelmä ja -laitteisto äänentoistojärjestelmässä
FI20060294 2006-03-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20060294A0 FI20060294A0 (fi) 2006-03-28
FI122089B true FI122089B (fi) 2011-08-15

Family

ID=36191966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20060294A FI122089B (fi) 2006-03-28 2006-03-28 Kalibrointimenetelmä ja -laitteisto äänentoistojärjestelmässä

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8798280B2 (fi)
EP (1) EP1999994B1 (fi)
JP (1) JP5729905B2 (fi)
CN (1) CN101411213B (fi)
ES (1) ES2527720T3 (fi)
FI (1) FI122089B (fi)
WO (1) WO2007110476A1 (fi)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20060295L (fi) * 2006-03-28 2008-01-08 Genelec Oy Menetelmä ja laitteisto äänentoistojärjestelmässä
DE102007045858B4 (de) * 2007-09-26 2010-04-29 Siemens Ag Österreich Verfahren und System zum Bestimmen eines Amplitudengangs
EP2475192A3 (en) * 2007-12-11 2015-04-01 Bernafon AG A hearing aid system comprising a hearing instrument and a remote control
EP2361476B1 (en) * 2008-11-03 2015-06-03 Brüel & Kjaer Sound & Vibration Measurement A/S Test system with digital calibration generator
GB2465828A (en) * 2008-12-03 2010-06-09 Mao-Liang Liu Combined equalizer and calibrator for audio system
US9344820B2 (en) * 2010-04-30 2016-05-17 Benbria Corporation Method, apparatus, and system for mass audio notification field
US9729344B2 (en) 2010-04-30 2017-08-08 Mitel Networks Corporation Integrating a trigger button module into a mass audio notification system
JP5605071B2 (ja) * 2010-08-10 2014-10-15 株式会社Jvcケンウッド ディジタルフィルタの係数設定方法、係数設定装置、及び係数設定プログラム、並びにディジタルフィルタを用いた音場補正方法
US20130051572A1 (en) * 2010-12-08 2013-02-28 Creative Technology Ltd Method for optimizing reproduction of audio signals from an apparatus for audio reproduction
CN102148029B (zh) * 2011-03-25 2012-07-25 东莞市世通仪器检测服务有限公司 音频分析仪校准方法
US9084058B2 (en) 2011-12-29 2015-07-14 Sonos, Inc. Sound field calibration using listener localization
US9706323B2 (en) 2014-09-09 2017-07-11 Sonos, Inc. Playback device calibration
US9106192B2 (en) 2012-06-28 2015-08-11 Sonos, Inc. System and method for device playback calibration
US9690539B2 (en) 2012-06-28 2017-06-27 Sonos, Inc. Speaker calibration user interface
US9690271B2 (en) 2012-06-28 2017-06-27 Sonos, Inc. Speaker calibration
US9219460B2 (en) 2014-03-17 2015-12-22 Sonos, Inc. Audio settings based on environment
CN104604257B (zh) * 2012-08-31 2016-05-25 杜比实验室特许公司 用于在各种收听环境中渲染并且回放基于对象的音频的***
KR101389804B1 (ko) 2012-11-16 2014-04-29 (주) 로임시스템 피드백 채널 고속 모델링을 위한 하울링 제거장치
CN103442115B (zh) * 2013-08-23 2015-09-30 杭州爱华仪器有限公司 手机频响自动校准***及其自动校准方法
EP3108669B1 (en) * 2014-02-18 2020-04-08 Dolby International AB Device and method for tuning a frequency-dependent attenuation stage
US9264839B2 (en) 2014-03-17 2016-02-16 Sonos, Inc. Playback device configuration based on proximity detection
US9891881B2 (en) 2014-09-09 2018-02-13 Sonos, Inc. Audio processing algorithm database
US9952825B2 (en) 2014-09-09 2018-04-24 Sonos, Inc. Audio processing algorithms
US9910634B2 (en) 2014-09-09 2018-03-06 Sonos, Inc. Microphone calibration
US10127006B2 (en) 2014-09-09 2018-11-13 Sonos, Inc. Facilitating calibration of an audio playback device
CN104469648B (zh) * 2014-12-31 2018-02-02 小米科技有限责任公司 音频校准方法及装置
US10664224B2 (en) 2015-04-24 2020-05-26 Sonos, Inc. Speaker calibration user interface
WO2016172593A1 (en) 2015-04-24 2016-10-27 Sonos, Inc. Playback device calibration user interfaces
US9538305B2 (en) 2015-07-28 2017-01-03 Sonos, Inc. Calibration error conditions
US9693165B2 (en) 2015-09-17 2017-06-27 Sonos, Inc. Validation of audio calibration using multi-dimensional motion check
CN108028985B (zh) 2015-09-17 2020-03-13 搜诺思公司 用于计算设备的方法
US9743207B1 (en) 2016-01-18 2017-08-22 Sonos, Inc. Calibration using multiple recording devices
US11106423B2 (en) 2016-01-25 2021-08-31 Sonos, Inc. Evaluating calibration of a playback device
US10003899B2 (en) 2016-01-25 2018-06-19 Sonos, Inc. Calibration with particular locations
US9860662B2 (en) 2016-04-01 2018-01-02 Sonos, Inc. Updating playback device configuration information based on calibration data
US9864574B2 (en) 2016-04-01 2018-01-09 Sonos, Inc. Playback device calibration based on representation spectral characteristics
US9763018B1 (en) 2016-04-12 2017-09-12 Sonos, Inc. Calibration of audio playback devices
US10757522B2 (en) * 2016-04-20 2020-08-25 Genelec Oy Active monitoring headphone and a method for calibrating the same
US9860670B1 (en) 2016-07-15 2018-01-02 Sonos, Inc. Spectral correction using spatial calibration
US9794710B1 (en) 2016-07-15 2017-10-17 Sonos, Inc. Spatial audio correction
US10372406B2 (en) 2016-07-22 2019-08-06 Sonos, Inc. Calibration interface
US10459684B2 (en) 2016-08-05 2019-10-29 Sonos, Inc. Calibration of a playback device based on an estimated frequency response
CN106535076B (zh) * 2016-11-22 2019-12-06 深圳埃蒙克斯科技有限公司 一种立体声音响***的空间校准方法及其移动终端设备
CN107231598B (zh) * 2017-06-21 2020-06-02 惠州Tcl移动通信有限公司 一种自适应音频调试方法、***及移动终端
CN107172568B (zh) * 2017-06-29 2024-04-05 深圳市泰衡诺科技有限公司上海分公司 一种立体声声场校准设备及校准方法
US10153744B1 (en) 2017-08-02 2018-12-11 2236008 Ontario Inc. Automatically tuning an audio compressor to prevent distortion
CN108566612B (zh) * 2018-06-29 2020-09-25 海信视像科技股份有限公司 一种扬声器检测方法、终端设备及计算机存储介质
US10299061B1 (en) 2018-08-28 2019-05-21 Sonos, Inc. Playback device calibration
US11206484B2 (en) 2018-08-28 2021-12-21 Sonos, Inc. Passive speaker authentication
CN109246573B (zh) * 2018-10-08 2020-10-27 北京铸声场传媒科技有限公司 测量音频***频响特性的方法及装置
CN111970607B (zh) * 2019-05-20 2022-07-05 宏碁股份有限公司 扬声器调整方法与使用此方法的电子装置
US10734965B1 (en) 2019-08-12 2020-08-04 Sonos, Inc. Audio calibration of a portable playback device
DE102019124533A1 (de) * 2019-09-12 2021-03-18 iSEMcon GmbH Mikrofon
CN113808614A (zh) * 2021-07-30 2021-12-17 北京声智科技有限公司 声音能量值的校准及设备唤醒方法、设备及存储介质

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US566424A (en) * 1896-08-25 Thread-package
JPH03136499A (ja) * 1989-10-23 1991-06-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音響再生装置
US5666424A (en) * 1990-06-08 1997-09-09 Harman International Industries, Inc. Six-axis surround sound processor with automatic balancing and calibration
US5572443A (en) 1993-05-11 1996-11-05 Yamaha Corporation Acoustic characteristic correction device
US6798889B1 (en) * 1999-11-12 2004-09-28 Creative Technology Ltd. Method and apparatus for multi-channel sound system calibration
IL134979A (en) 2000-03-09 2004-02-19 Be4 Ltd A system and method for optimizing three-dimensional hearing
JP2001352600A (ja) * 2000-06-08 2001-12-21 Marantz Japan Inc リモートコントロール装置およびレシーバならびにオーディオシステム
AT410597B (de) * 2000-12-04 2003-06-25 Vatter Acoustic Technologies V Verfahren, computersystem und computerprodukt zur messung akustischer raumeigenschaften
US7483540B2 (en) 2002-03-25 2009-01-27 Bose Corporation Automatic audio system equalizing
FR2843479B1 (fr) * 2002-08-07 2004-10-22 Smart Inf Sa Procede de calibrage d'audio-intonation
JP3821228B2 (ja) * 2002-11-15 2006-09-13 ソニー株式会社 オーディオ信号の処理方法および処理装置
US8705755B2 (en) 2003-08-04 2014-04-22 Harman International Industries, Inc. Statistical analysis of potential audio system configurations
US20050069153A1 (en) * 2003-09-26 2005-03-31 Hall David S. Adjustable speaker systems and methods
US7630501B2 (en) * 2004-05-14 2009-12-08 Microsoft Corporation System and method for calibration of an acoustic system
JP2005341267A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Victor Co Of Japan Ltd 音場補正装置
KR100608005B1 (ko) * 2004-09-06 2006-08-02 삼성전자주식회사 서브 우퍼 채널 신호의 위상 보정 방법 및 그 장치
US8577048B2 (en) * 2005-09-02 2013-11-05 Harman International Industries, Incorporated Self-calibrating loudspeaker system

Also Published As

Publication number Publication date
EP1999994B1 (en) 2014-11-12
ES2527720T3 (es) 2015-01-28
US20100303250A1 (en) 2010-12-02
EP1999994A4 (en) 2011-12-28
CN101411213A (zh) 2009-04-15
US8798280B2 (en) 2014-08-05
CN101411213B (zh) 2016-09-28
FI20060294A0 (fi) 2006-03-28
EP1999994A1 (en) 2008-12-10
JP2009531899A (ja) 2009-09-03
WO2007110476A1 (en) 2007-10-04
JP5729905B2 (ja) 2015-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI122089B (fi) Kalibrointimenetelmä ja -laitteisto äänentoistojärjestelmässä
US8175284B2 (en) Method and apparatus for calibrating sound-reproducing equipment
RU2419963C2 (ru) Способ коррекции воспроизведения акустического сигнала электроакустическим преобразователем и устройство для его осуществления
US8005231B2 (en) Ambient noise sound level compensation
CN109831733A (zh) 音频播放性能的测试方法、装置、设备和存储介质
KR20120080593A (ko) 청각 검사 및 보정 방법
CN108174337A (zh) 一种室内声场自适应的方法及组合扬声器***
CN113553022A (zh) 设备调整方法、装置、移动终端及存储介质
JP2001147693A (ja) 音再生装置における再生出力の補正方法
US20100202624A1 (en) Equipment, method and use of the equipment in an audio system
CN112887892B (zh) 一种响应特性测量方法、装置、设备及介质
JPH0748917B2 (ja) 音場補正システム
Kotus Application of auto calibration and linearization algorithms to improve sound quality of computer devices
WO2003032683A1 (en) Device for presenting acoustical and vibratory stimuli and method of calibration
D’Appolito CLIO Pocket Review
Skogberg Loudspeaker cabinet diffraction
Mateljan ARTA

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 122089

Country of ref document: FI