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1、(10)申请公布号 CN 103155591 A (43)申请公布日 2013.06.12 C N 1 0 3 1 5 5 5 9 1 A *CN103155591A* (21)申请号 201180049284.8 (22)申请日 2011.09.13 61/393,224 2010.10.14 US H04R 3/04(2006.01) (71)申请人杜比实验室特许公司 地址美国加利福尼亚 (72)发明人路易斯D费尔德 大卫S麦克格拉斯 (74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人冯玉清 (54) 发明名称 使用自适应频域滤波和动态快速卷积的自动 均衡 (5。
2、7) 摘要 频域技术用于自适应均衡，其响应于谱幅值 特性，但对系统响应的相位特性不敏感。当存在显 著水平的环境声音时，信号相关可以用于改进适 配精度。优选的滤波器实现方式使用基于卷积的 块变换和交叉衰落窗。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.04.12 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2011/051322 2011.09.13 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/050705 EN 2012.04.19 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书19页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说。
3、明书19页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103155591 A CN 103155591 A 1/3页 2 1.一种用于对音频信号进行均衡的方法，其中，所述方法包括： 接收所述音频信号； 将自适应滤波器应用于所述音频信号，以生成滤波音频信号； 用所述滤波音频信号驱动声学输出换能器，以生成声场； 通过用声学输入换能器检测在传输通过声学通道之后的所述声场来生成检测音频信 号； 从所述检测音频信号获得源自所述声学输出换能器、所述声学通道和所述声学输入换 能器的复合谱幅值响应的谱分量的第一频域表示； 将延迟应用于所述音频信号的表示以获得第二频域表示，其中所述延迟包括所述声场 通过所述声学通道的。
4、传输延迟的近似； 处理所述第一频域表示，所述第二频域表示以及来自目标谱幅值响应的谱分量的第三 频域表示，以生成估计谱幅值响应校正信号； 从所述估计谱幅值响应校正信号获得均衡滤波器控制信号；以及 响应于所述均衡滤波器控制信号而适配所述自适应滤波器的滤波特性。 2.如权利要求1所述的方法，其中，所述延迟应用于所述音频信号，所述延迟近似于所 述自适应滤波器的信号处理延迟与所述声场通过所述声学通道的传输延迟的组合。 3.如权利要求1所述的方法，其中，所述自适应滤波器响应于所述音频信号而生成第 三频域表示，所述第二频域表示是通过将所述延迟应用到所述第三频域表示而获得的，所 述延迟近似于所述声场通过所述声。
5、学通道的传输延迟与所述自适应滤波器的一部分信号 处理延迟的组合。 4.如权利要求1所述的方法，其中，所述延迟应用于所述滤波音频信号。 5.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述估计谱幅值响应校正信号是所 述均衡滤波器控制信号。 6.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，包括：将平滑滤波器应用于所述估计谱 幅值响应校正信号以及一个或多个先前的估计谱幅值响应校正信号的序列，以生成所述均 衡滤波器控制信号。 7.如权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，所述第一频域表示包括表示所述复 合谱幅值响应的谱分量的幅值的值，其中所述第二频域表示包括表示所述延迟音频信号的 谱分量的幅值的值。 8.。
6、如权利要求1至6中的任一项所述的方法，包括： 从所述复合谱幅值响应的谱分量与所述延迟音频信号的谱分量的互相关获得所述第 一频域表示； 从所述延迟音频信号的自相关的谱分量获得所述第二频域表示。 9.如权利要求1至8中的任一项所述的方法，包括如下的有效性检查： 通过用第二声学输入换能器检测所述声场和任何环境声音来生成第二检测音频信 号； 比较所述延迟音频信号、所述检测音频信号和所述第二检测音频信号的信号电平或谱 特性，以生成与所述估计谱幅值响应校正信号的谱分量相关联的有效性测度； 响应于相关联的有效性测度而修正所述估计谱幅值响应校正信号的谱分量中的一个 权 利 要 求 书CN 103155591 。
7、A 2/3页 3 或多个的幅值，以减小所述自适应滤波器的适配对具有更低的有效性测度的那些谱分量的 响应。 10.如权利要求1至9中的任一项所述的方法，包括：将所述自适应滤波器应用于所述 音频信号，并且通过执行权利要求11的方法来使所述自适应滤波器适配于所述均衡滤波 器控制信号。 11.一种用于将均衡滤波器应用于采样表示的音频信号的方法，其中，所述方法包括： （a）将零值采样片段附接到片段序列中的音频信号采样片段，以获得采样块序列，每个 采样块具有音频信号采样的第一半和零值采样的第二半； （b）响应于均衡滤波器控制信号而适配所述均衡滤波器以具有第一频率响应特性； （c）将具有所述第一频率响应特性。
8、的所述均衡滤波器应用于所述采样块序列中的第一 采样块，以获得具有第一半和第二半的谱分量的第一滤波块，其中， （1）所述第一滤波块的第一半表示将所述均衡滤波器应用于所述第一采样块的第一 半，并且包括卷积积，且 （2）所述第一滤波块的第二半表示将所述均衡滤波器应用于所述第一采样块的第二 半，并且包括卷积积； （d）将具有所述第一频率响应特性的所述均衡滤波器应用于所述采样块序列中跟随所 述第一采样块的第二采样块，以获得具有第一半和第二半的谱分量的第二滤波块，其中， （1）所述第二滤波块的第一半表示将所述均衡滤波器应用于所述第二采样块的第一 半，并且包括卷积积， （2）所述第二滤波块的第二半表示将所述。
9、均衡滤波器应用于所述第二采样块的第二 半，并且包括卷积积； （e）将所述第一滤波块的第二半与所述第二滤波块的第一半进行组合，并且应用窗函 数的第一半，以获得第一加窗块，其中所述窗函数具有第一半和第二半且所述第二半跟随 所述第一半； （f）响应于均衡滤波器控制信号而适配所述均衡滤波器以具有第二频率响应特性； （g）将具有所述第二频率响应特性的所述均衡滤波器应用于采样块序列中的第一采样 块，以获得具有第一半和第二半的谱分量的第三滤波块，其中， （1）所述第三滤波块的第一半表示将所述均衡滤波器应用于所述第一采样块的第一 半，并且包括卷积积， （2）所述第三滤波块的第二半表示将所述均衡滤波器应用于所述。
10、第一采样块的第二 半，并且包括卷积积； （h）将具有所述第二频率响应特性的所述均衡滤波器应用于所述采样块序列中跟随所 述第一采样块的第二采样块，以获得具有第一半和第二半的谱分量的第四滤波块，其中， （1）所述第四滤波块的第一半表示将所述均衡滤波器应用于所述第二采样块的第一 半，并且包括卷积积， （2）所述第四滤波块的第二半表示将所述均衡滤波器应用于所述第二采样块的第二 半，并且包括卷积积； （i）将所述第三滤波块的第二半与所述第四滤波块的第一半进行组合，并且应用所述 窗函数的第二半，以获得第二加窗块；以及 权 利 要 求 书CN 103155591 A 3/3页 4 （j）将所述第一加窗块与所。
11、述第二加窗块进行组合，以获得表示应用于所述音频信号 采样的第二片段的滤波的频率响应从所述第一频率响应特性到所述第二频率响应特性的 转变的输出块。 12.一种用于均衡音频信号的装置，包括用于执行权利要求1至11中的任一项所述的 方法中的所有步骤的部件。 13.一种存储介质，记录有指令的程序，该指令可由设备运行以执行权利要求1至11中 的任一项所述的方法中的所有步骤。 权 利 要 求 书CN 103155591 A 1/19页 5 使用自适应频域滤波和动态快速卷积的自动均衡 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求于2010年10月14日提交的美国临时专利申请No.61/393,224的。
12、优 先权，其整体通过引用合并于此。 技术领域 0003 本发明总体上涉及音频信号滤波，更特别地，涉及可以用于使均衡滤波器具有期 望的频率响应的技术。 背景技术 0004 音频均衡滤波器用在各种音频信号处理系统中，以修正音频信号从而系统的传递 函数符合期望的频率响应。例如，均衡滤波器可以用于补偿音频回放系统的电子和声学组 件的频率响应特性，从而系统总传递函数是谱平坦的。 0005 均衡滤波器的频率响应可以是静态或动态的；然而，因为动态或自适应均衡 （AEQ）滤波器可以补偿系统的变化响应特性，所以它们对于很多应用是优选的。传统AEQ滤 波器通过使得两个时域信号（例如系统输入信号和系统输出信号）之间。
13、的差异的测度最小 化来操作，并且它们响应于各信号之间的幅度差和相位差二者。 0006 无论是静态还是动态的，这些传统AEQ滤波器都典型地需要初始设置或校准过 程，以确定幅度和相位二者的系统响应特性，从而可以正确地设置均衡滤波器的一个或多 个参数的值。例如，典型地需要初始设置过程来十分精确地确定各种特性（例如设备信号处 理延迟和声学信号传输延迟），从而可以使得归因于时间失配的相位误差最小化。如果并未 正确地完成初始设置过程，则时间配准误差可能使得传统AEQ滤波器不良地操作，并且在 特定条件下变得不稳定。 发明内容 0007 本发明的一个目的在于提供一种自适应过程，其以对不同信号之间的时间配准误 。
14、差较不灵敏的方式来控制均衡滤波器的适配。 0008 本发明的另一目的在于提供一种自适应均衡滤波器，其可以使其操作特性适配而 不将明显失真引入到其滤波后的输出信号中。 0009 通过实施如下所述的本发明来达成这些目的。公开了通过频域技术实现的若干自 适应过程，其使用谱幅值差而不使用相位或时间差来驱动滤波器自适应过程。这些过程可 以在系统处理普通音频节目材料时使系统中的均衡适配。无需特殊测试信号。这允许均衡 滤波器在用于其预期目的时的适配。 0010 通过参照以下讨论和附图，可以更好地理解本发明及其优选实施例的各种特性， 在附图中，相同附图标记在若干附图中指代相同元件。以下讨论和附图的内容仅作为示。
15、例 而阐述，而不应理解为表示对本发明范围的限制。 说 明 书CN 103155591 A 2/19页 6 附图说明 0011 图1是示例性音频回放系统的示意性框图，该系统使均衡滤波器的频率响应特性 适配。 0012 图2和图3是图1的系统中的分析器的示例性实现方式的示意性框图。 0013 图4是图1的系统中的有效性测度生成器的示例性实现方式的示意性框图。 0014 图5是图3的分析器中的对数平均互相关计算器和对数平均自相关计算器的示例 性实现方式的示意性框图。 0015 图6和图7是图1的系统中的控制信号生成器的示例性实现方式的示意性框图。 0016 图8是示出图1的系统中的静态均衡滤波器的一。
16、种实现方式的块操作的示意性框 图。 0017 图9是信号块结构的示意图。 0018 图10是图8所示的静态滤波器的处理步骤的示意图。 0019 图11是图1的系统中的自适应均衡滤波器的一种实现方式的示意性框图。 0020 图12是图11所示的自适应滤波器的处理步骤的示意图。 0021 图13是图1的系统中的自适应均衡滤波器的替选实现方式的示意性框图。 0022 图14是可以用于实现本发明各个方面的设备的示意性框图。 具体实施方式 0023 A介绍 0024 图1是包括本发明各个方面的音频回放系统1的示意性框图。该图未示出整个系 统。例如，该图示省略了可以提供用于回放的音频信号的组件（比如压缩盘。
17、播放器和接收 器）。这些类型的特征对于实践或理解本发明并非必需的。在对系统的一般描述之后讨论 一些替选实现方式。 0025 1.声学信号生成 0026 音频回放系统1包括AEQ滤波器100，其应用于音频信号5，根据其当前频率响应 特性来对音频信号5进行滤波，将滤波后的音频信号195传送到驱动器210。可以通过各 种方式来实现AEQ滤波器100，包括：使用一个或多个有限冲击响应（FIR）和无限冲击响应 （IIR）滤波器，其被选择或适配为具有等于或近似一指定频率响应的频率响应。以下讨论使 用通过频域块（block）变换所实现的滤波器组的示例性实现方式。滤波器可以应用于音频 信号的整个带宽或仅一部分。
18、带宽。 0027 驱动器210响应于滤波后的音频信号而生成能够驱动声学换能器（例如扬声器）的 信号。驱动器210可以是例如音频功率放大器，并且可以通过可以期望的任何方式而实现。 驱动器210在很多实现方式中可能是重要的，但对于实践本发明而言并非必需的。 0028 驱动器210所生成的信号215传送到声学输出换能器220。声学输出换能器220 响应于信号215而生成声场225。可以通过一个或多个不同的换能器来实现图中所示的声 学输出换能器220，可以通过基本上可以期望的任何技术来实现这些一个或多个换能器。实 质上，可以使用任何类型的扬声器或头戴式耳机换能器，但没有特定类型的输出换能器是 必需的。。
19、 0029 2.信号检测 说 明 书CN 103155591 A 3/19页 7 0030 声学输入换能器230响应于声场225而生成检测音频信号235。可以通过一个或 多个不同的换能器来实现图中所示的声学输入换能器230，可以通过基本上可以期望的任 何技术来实现这些一个或多个换能器。例如，基本上可以使用任何类型的麦克风，但没有特 定类型的输入换能器是必需的。声学输入换能器230应位于预期一个或多个听众所处的位 置附近。如果声学输出换能器220合并到头戴式耳机中，则声学输入换能器230应位于听 众耳朵附近的头戴式耳机的任何耳罩（cup）或声学屏蔽物（shield）内部。 0031 延迟器250。
20、从沿所示信号处理路径的某点接收信号，并且生成作为其输入信号的 延迟副本的延迟音频信号255。延迟音频信号255在时间上与对应的检测音频信号235对 准。在系统的初始设置期间建立获得正确对准所需的延迟量。本发明与使用传统方法可能 的结果相比对于较大的对准误差一般能够实现十分良好的结果。可以通过任何可以期望的 方式来实现延迟器250，但预期数字实现方式对于很多应用而言将是优选的。 0032 如果延迟器250接收例如音频信号5作为其输入，则将延迟器250所施加的延迟 量设置为近似等于从AEQ滤波器100的输入到声学输入换能器230的输出的总信号处理和 传输延迟。在很多实现方式中，该总延迟近似等于通过。
21、AEQ滤波器100的信号处理延迟、从 声学输出换能器220到声学输入换能器230的声场225传输延迟、以及针对模数转换和缓 冲的处理延迟之和。用于该实现方式的控制方法以下被称为“反馈方法”，并且允许滤波器 控制系统使AEQ滤波器100的频率响应特性适配，该滤波器在控制环内。 0033 如果延迟器250接收滤波后的音频信号195作为其输入，则将延迟器250所施加 的延迟量设置为近似等于从驱动器210的输入到声学输入换能器230的输出的总信号处理 和传输延迟以及针对模数转换和缓冲的处理延迟之和。在很多实现方式中，该总延迟近似 等于从声学输出换能器220到声学输入换能器230的声场225传输延迟。对。
22、于该实现方式 所使用的控制方法以下被称为“非反馈方法”，其使AEQ滤波器100的频率响应特性适配，该 滤波器在控制环外。如果延迟器250接收信号215作为其输入，则存在相似的情况。 0034 3.信号分析和控制信号生成 0035 分析器300接收检测音频信号235和延迟音频信号255，获得这两个信号的频域表 示，获得系统目标响应380的频域表示，并且处理这三个表示以生成估计谱幅值响应校正 信号395。在一种实现方式中，从检测音频信号235和延迟音频信号255的频域表示来获得 系统传递函数375，通过将该传递函数375与系统目标响应380进行比较来生成估计谱幅值 响应校正信号395。以下描述一些。
23、实现方式的细节。 0036 控制信号生成器400响应于估计谱幅值响应校正信号395而生成均衡滤波器控制 信号495。均衡滤波器控制信号495可以与估计谱幅值响应校正信号395相同，或直接从估 计谱幅值响应校正信号395获得；然而，在优选实现方式中，通过将平滑滤波器应用于从分 析器300接收到的估计谱幅值响应校正信号395的序列来生成均衡滤波器控制信号495。 0037 AEQ滤波器100响应于均衡滤波器控制信号495而使其频率响应特性适配。 0038 4.信号验证 0039 有效性测度生成器500是可选的，可以用于改进嘈杂环境中的AEQ滤波器的适配。 声学输入换能器270应位于其可以响应于可能。
24、出现的任何环境声音而生成第二检测音频 信号275的位置。可以通过一个或多个不同的换能器来实现声学输入换能器270，可以通过 基本上可以期望的任何技术来实现这些换能器。基本上可以使用任何类型的麦克风。没有 说 明 书CN 103155591 A 4/19页 8 特定类型的输入换能器是必需的。 0040 如果声学输出换能器220合并到头戴式耳机中，则第二声学输入换能器270应位 于离开听众耳朵在头戴式耳机的任何耳罩或声学屏蔽物的外部。 0041 有效性测度生成器500比较第二检测音频信号275、检测音频信号235和延迟音频 信号255的信号电平或谱特性，生成与估计谱幅值响应校正信号395的分量相关。
25、联的有效 性测度595。 0042 更高电平的环境声音通常产生第二检测音频信号275、检测音频信号235与延迟 音频信号255之间更大的差。具有更大的差的谱分量一般表明检测音频信号的这些谱分量 是真实系统性能的较不可靠指示物。控制信号生成器400可以响应于相关联的有效性测度 595而修正估计谱幅值响应校正信号395的一个或多个分量的幅值，从而AEQ滤波器100的 适配较少响应于认为较不可靠的这些分量。 0043 B示例性实现方式 0044 以下描述四个示例性实现方式。这些实现方式使用被称为反馈方法和非反馈方 法的两种控制方法之一，这些方法中的每一种可以用于分析谱幅值或谱幅值的平均相关得 分。 。
26、0045 在这四个示例性实现方式的每一个中，包括AEQ滤波器100和分析器300的音频 回放系统1的若干组件使用滤波器组来获得信号的频域表示。例如，分析器300使用滤波 器组来获得检测音频信号235和延迟音频信号255的频域表示。可以通过基本上可以期望 的任何方式来实现这些滤波器组，其覆盖感兴趣的频率范围。例如，滤波器组可以是使用直 接或替选计算方法（例如快速傅里叶变换（FFT）的离散傅里叶变换（DFT）和逆离散傅里叶 变换（IDFT）、修正离散傅里叶变换（MDFT）和逆修正离散傅里叶变换（IMDFT）、离散余弦变 换（DCT）和逆离散余弦变换（IDCT）、正交镜像滤波器（QMF）、以及复正交。
27、镜像滤波器（CQMF） 的实现方式。在以下示例中对FFT和IFFT的提及指示使用FFT计算方法用于DFT滤波器 组的实现。 0046 1.具有幅值比较的反馈 0047 在第一示例性实现方式中，延迟器250从在AEQ滤波器100之前的信号路径接收 其输入信号。设置延迟器250所施加的滞后或延迟量，使得当延迟音频信号和检测音频信 号输入到分析器300时，它们的对应时段（interval）在时间上是对准的。 0048 a）信号分析 0049 分析器300处理延迟音频信号255的块（block）或片段（segment）的频域表示、 检测音频信号235的块或片段的频域表示、以及系统目标响应380的频域表。
28、示，以生成估计 谱幅值响应校正信号395。该估计校正信号395表示音频回放系统1实现与系统目标响应 380匹配的总体频率响应所需的AEQ滤波器100的频率响应的改变。 0050 可实现这点的一种方式是：从延迟音频信号255的块或片段中的谱幅值与检测音 频信号235的对应块或片段中的谱幅值的比较来获得系统传递函数375，然后从系统传递 函数375与系统目标响应380的比较来获得估计校正信号395。 0051 （1）频域表示 0052 图2所示的分析器300的一种实现方式逐块执行其分析。通过FFT来实现滤波器 组310a，其生成构成检测音频信号235的频域表示的复值变换系数的块。对数计算器320a。
29、 说 明 书CN 103155591 A 5/19页 9 将这些变换系数的复值（complex value）转换为其幅值的对数，以便于后续计算。 0053 滤波器组的操作将分析窗函数应用于一序列的重叠信号采样块，然后将变换应用 于加窗采样块，以生成变换系数块。例如，滤波器组可以应用于在长度上是N=128个采样， 彼此重叠N/2个采样的重叠信号采样块，其中信号采样率是8kHz。每个块中的所有或仅一 部分变换系数可被分析并用于使AEQ滤波器100适配。 0054 表达式1中示出合适的分析窗函数WA。 0055 0056 其中，N=采样块的长度； 0057 且 0058 0059 实验测试已经表明，。
30、该特定分析窗函数提供良好的频率选择性以及块边界假声 （artifact）的减少；然而，可以使用任何分析窗函数。 0060 该实现方式中所使用的FFT根据以下表达式来生成变换系数对的块： 0061 0062 其中，x(n)=输入信号采样n； 0063 且 0064 X(k)=谱分量k的变换系数。 0065 以下讨论的互补逆快速傅里叶变换（IFFT）根据以下表达式来生成时域信号采样 说 明 书CN 103155591 A 6/19页 10 块： 0066 0067 前N/2-1个复系数对加上在零和尼奎斯特（Nyquist）频率处的系数是唯一的。对 数计算器320a通过计算每个变换系数或复数对的幅值。
31、并且然后获得幅值的对数，来生成 谱幅值的对数表示。如上所述，进行到对数域的这种转换以改进一些算法计算的效率。替 代地，可以使用在线性域中的谱幅值计算。 0068 FFT所实现的滤波器组310b生成构成延迟音频信号255的频域表示的复值变换系 数的块。对数计算器320b将这些变换系数的复值转换为其幅值的对数。分别通过与滤波 器组310a和对数计算器320a相同的方式来实现滤波器组310b和对数计算器320b。 0069 （2）系统传递函数 0070 减法器370从自对数计算器320a接收到的变换系数的对数值减去自对数计算器 320b接收到的变换系数的对数值。该操作提供系统传递函数375在对数域中。
32、的表示。概念 上说，减法器370通过可以表示为下式的计算来获得系统传递函数375的对数表示： 0071 0072 其中，S A (k)=检测音频信号的变换系数k的幅值； 0073 S D (k)=延迟音频信号的变换系数k的幅值；以及 0074 T log (k)=对数域中的系统传递函数。 0075 （3）估计响应校正信号 0076 图中系统目标响应380所表示的系统组件提供期望的系统频率响应或系统目标 响应380在对数域中的表示。减法器390从系统目标响应380的对数值减去系统传递函数 375的对数值，以获得估计谱幅值响应校正信号395。在对数域中表示估计校正信号395的 分量的幅值。概念上说。
33、，减法器390通过可以表示为下式的计算来获得估计谱幅值响应校 正信号395的谱幅值的对数表示： 0077 0078 其中TGT(k)=音频回放系统目标响应； 0079 T(k)=线性域中的系统传递函数；以及 0080 C log (k)=估计校正信号的系数k的对数幅值。 0081 估计谱幅值响应校正信号395传送到控制信号生成器400。该校正信号在长时间 段上是准确的，但其能够由于音频信号5的变化、环境声音的变化以及系统自身内的随机 噪声源的变化而逐块地明显变化。结果，用于任何给定块的估计校正信号395中的分量值 可与应提供给AEQ滤波器100的校正值明显不同。优选地，平滑滤波器应用于估计校正。
34、信 说 明 书CN 103155591 A 10 7/19页 11 号395，以减少或消除否则可能导致AEQ滤波器100的适配从而生成可听到的假声的伪变化 （spurious variation）。平滑化是可选的。在以下公开的示例性实现方式中，在控制信号 生成器400中应用平滑滤波器。 0082 b）控制信号生成 0083 控制信号生成器400生成均衡滤波器控制信号495，其控制AEQ滤波器100的适 配。在上述优选实现方式中，控制信号生成器400通过将平滑滤波器应用于估计校正信号 395以减少系统对噪声的灵敏度来获得均衡滤波器控制信号495。在估计校正信号395的 所选分量的值被认为不可靠或。
35、无效的情况下，控制信号生成器400也可以修正所选分量的 值。 0084 （1）分量平滑 0085 如果块变换用于实现滤波器组310a、310b，则系统传递函数375和估计谱幅值响 应校正信号395每个由一系列块中排布的值表示。值的突然改变可能从块到块而出现。构 成均衡滤波器控制信号495的分量的时间平滑或低通滤波可以用于消除否则可能生成可 听见的假声的AEQ滤波器100的频率响应的突然改变。 0086 图6示出包括泄漏（leaky）校正器形式的一阶平滑函数的一种合适的实现方式。 实验测试已经表明，一阶滤波器对于很多应用而言是足够的，但可以根据期望而使用更高 阶的平滑滤波器。在图6所示的实现方式。
36、中，适配控制器410生成泄漏因子矢量415，矢量 乘法器420根据泄漏因子矢量415中的各个因子来使得估计谱幅值响应校正信号395中的 分量的幅值衰减。矢量加法器430将估计谱幅值响应校正信号395中的衰减了的分量与当 前期望的AEQ滤波器响应450中的对应分量进行组合。该和在延迟器440中被延迟等于 N/2个信号采样时段的块重叠时段，然后被存储以成为当前期望的AEQ滤波器响应450。 0087 期望的AEQ滤波器响应450可以在系统启动时通过在系统设计期间所建立的值而 被初始化，或可以恢复为当系统关闭时为当前响应的最近的期望响应。 0088 泄漏因子矢量415可以包括具有固定值的因子。如果泄。
37、漏因子矢量415包括具有 固定值的因子，则可以选取这些值，以提供AEQ滤波器100的期望适配速率。实验测试已经 表明，对于很多应用合适的速率允许AEQ滤波器100在大约一秒的时段上收敛到期望响应 的大约2dB内，音频回放系统1中的其它因子保持恒定。如果块在长度上为N=128个采样， 具有N/2个采样的重叠以及8kHz的采样率，则大约0.01的泄漏因子提供该收敛速率。 0089 （2）分量修正 0090 替代地，可以响应于指示估计谱幅值响应校正信号395中的分量的有效性或可靠 性的信号来适配泄漏因子矢量415中的因子。如果来自任何其他源的高电平的环境声音或 噪声存在并且由声学输入换能器230检测。
38、到，则这些分量中的一个或多个可能并不是需要 什么响应校正的可靠指示。如果估计校正信号395的特定分量被认为不可靠，则可以减小 或甚至消除该分量对均衡滤波器控制信号495所具有的影响。 0091 优选实现方式评估估计校正信号395的分量的可靠性，并且使用该评估来控制估 计校正信号395如何用于使AEQ滤波器100适配。可以实现这点的一种方式是：使用图1 所示的声学输入换能器270和有效性测度生成器500以生成有效性测度595，并且使得适配 控制器410响应于这些测度而修正、代替或衰减估计校正信号395的各个分量的影响。以 下描述该方法。 说 明 书CN 103155591 A 11 8/19页 。
39、12 0092 c）有效性测度生成 0093 图4示出有效性测度生成器500的一种实现方式。在该实现方式中，信号活跃性 检测器520分析延迟音频信号255，并且生成指示延迟音频信号255中是否存在有效谱分量 的一组值525。这可以通过生成指示延迟音频信号255的谱幅值是否超过阈值的二元值来 完成。从谱幅值获得的信号电平测度523被传送到外部声音检测器510。这些信号电平测 度523可以是谱幅值自身。 0094 可以通过计算分析器300中的滤波器组310b所生成的变换系数的幅值来获得谱 分量的幅值。每个变换系数的幅值与表示谱分量被认为大到足以允许系统响应特性的可靠 计算的频率相关的电平的各个阈值。
40、进行比较。该过程可以表示为： 0095 0096 其中，V D (k)=1表示延迟音频信号中的有效变换系数k； 0097 X D,log (k)=延迟音频信号中的变换系数k的对数幅值； 0098 Th(k)=变换系数k的阈值水平。 0099 外部声音检测器510确定环境声音的谱分量是否具有太低以使得估计谱幅值响 应校正信号失真的幅值。这可以通过将检测音频信号235的变换系数幅值与调整了的第二 检测音频信号275的变换系数幅值进行比较来完成。通过衰减因子来调整第二检测音频信 号275的变换系数幅值，该衰减因子表示声场225传输通过的声学通道中的声音与该声学 通道外部的声音之间的隔离度。在系统的设。
41、计或设置期间估计隔离度。外部声音检测器 510生成指示检测到的音频信号的变换系数的值是否对于存在的任何环境声音基本上免疫 的一组值515。该过程可以表示为： 0100 0101 其中，V E (k)=1表示检测到的音频信号的变换系数k对于环境声音免疫； 0102 X A,log (k)=检测到的音频信号中的变换系数k的对数幅值； 0103 X E,log (k)=第二检测到的音频信号中的变换系数k的对数幅值； 0104 X I,log (k)=变换系数k的声学通道隔离的对数幅值。 0105 矢量乘法器530将各组值515和525相乘，并且生成指示估计谱幅值响应校正信 号395的哪些分量被视为无。
42、效或不可靠的有效性测度595。在该特定实现方式中，这些测度 包括N/2+1个二元值元素，其中零指示各个分量不可靠。 0106 （1）替选过程 0107 可以通过从估计声学误差信号获得的测度来代替或扩充如上所述从第二检测音 频信号275和声学隔离幅值得到的有效性测度。可以从检测音频信号235和延迟音频信号 255的对应谱分量之间的差来获得估计声学误差信号。 0108 如果系统目标响应380并非谱平坦的，则若具有目标响应的最小相位滤波器对传 送到或接收自延迟器250的音频信号进行均衡，那么可以改进估计声学误差信号的精度。 说 明 书CN 103155591 A 12 9/19页 13 如果可能有时。
43、间延迟的最小相位滤波器可以精确地表示声学输出换能器220、声场225传 输通过的声学通道以及声学输入换能器230的总体传递函数，则该操作运作良好。当这些 条件存在时，AEQ滤波器100的滤波效果使得检测音频信号235基本上等于延迟音频信号 255加上声学输入换能器230所检测到的任何环境声音。 0109 （2）控制信号分量修正 0110 在优选实施例中，控制信号生成器400中的适配控制器410通过进行以下操作之 一或二者来对有效性测度595进行响应：对估计谱幅值响应校正信号395的分量进行修正， 和使泄漏因子矢量415适配。这些修正的目的是消除或减少环境声音和其它噪声对AEQ滤 波器100的适。
44、配的影响。可以通过各种方式来完成该操作。以下描述一些示例。 0111 以下所描述的过程涉及包含多个分量的带。这些过程也可以用在带包含估计谱幅 值响应校正信号395的所有分量或带仅包含一个分量的实现方式中。以下示例使用上述一 组二元值的有效性测度595，其中值1表示估计谱幅值响应校正信号395的各个分量是可靠 的，值零表示分量不可靠。 0112 在一过程中，如果有效性测度595指示带中的大部分分量不可靠，则适配控制器 410对于特定带禁止AEQ滤波器100的适配。可以通过两种方式的任一种来完成该操作。 0113 对于第一种方式，适配控制器410对于带中的所有分量继续传送相同控制值，直 到有效性测。
45、度595指示至少大部分分量是可靠的。当对于带允许适配时，适配控制器410 传送新的分量值，控制信号生成器400中的平滑滤波器生成具有用于该带的控制值的均衡 滤波器控制信号序列495，该控制值从旧值到期望的新值平滑地改变。这种技术有时被称为 基于时间的零阶保持。替代地，保持可以响应于有效性测度595指示带中的所有分量不可 靠或指示带中的一个或多个分量不可靠而被触发。 0114 对于第二种方式，适配控制器410将泄漏因子矢量415中的适当因子设置为零。当 对于该带允许适配时，适配控制器410将该适当因子设置为它们的常规非零值。 0115 在另一过程中，适配控制器410生成用于不可靠分量的替换值。可。
46、以通过若干方 式来完成该操作。一种方式通过在可靠分量的值之间进行内插来获得替换值。内插可以跨 频率进行，可以使用两个可靠分量之间的一阶或线性内插或使用更大量分量之间的更高阶 内插来进行。另一方式从最近可靠分量获得替换值。对于带边缘的分量，当内插不可行时， 这种方式是有用的。 0116 作为不可靠分量的内插和替换的替代，可以修正不可靠分量的值，以限制频域中 相邻分量之间的变化。该方法可能是有效的，因为误差表现为明显局部偏差，同时任何实际 期望的均衡在相邻分量之间具有有限的变化。 0117 对分量间变化的这种限制可以根据频率而变化，或可以是恒定的。可以通过针对 各种收听环境获得系统传递函数375并。
47、且确定所有系统传递函数375内的最大分量间变化 来实验上确定合适的限制。 0118 2.具有校正比较的反馈 0119 第二示例性实现方式与上述第一实现方式相似。实现方式的差异源自分析器300 中分析了什么。因为第二示例性实现方式通常对于噪声较不灵敏，所以它对于很多应用是 优选的。 0120 a）信号分析 说 明 书CN 103155591 A 13 10/19页 14 0121 用于该实现方式的分析器300执行与上述实现方式基本上相同的过程，但是，代 替比较谱分量的幅值来获得系统传递函数375，其比较这些谱分量的互相关和自相关得分 的平均。图3示出分析器300的一种实现方式。以下段落描述与图2。
48、所示的上述实现方式 的差别。 0122 对数平均互相关（LOG AVX）计算器340a从滤波器组310a接收检测音频信号235 的变换系数块315a，从滤波器组310b接收延迟音频信号255的变换系数块315b，计算这两 个块中的变换系数的互相关得分，使用泄漏积分器来计算一系列相关得分的平均值，并且 获得平均值的对数表示355a。如上所述，进行到对数域的转换以改进一些算法计算的效率。 替代地，可以在线性域中进行这些计算以及其它计算。 0123 对数平均自相关（LOG AVA）计算器340b从滤波器组310b接收延迟音频信号255 的变换系数块315b，计算该块中的变换系数的自相关得分，使用泄漏。
49、积分器来计算一系列 自相关得分的平均值，并且获得平均值的对数表示355b。 0124 图5示出用于LOG AVX计算器340a的示例性实现方式。复共轭分量341获得从 滤波器组310b接收到的延迟音频信号255的变换系数块315b中的每个变换系数的复共 轭，将该结果传送到矢量乘法器342。矢量乘法器342还从滤波器组310a接收检测音频信 号235的变换系数块315a作为其第二输入，对于其两个输入计算互相关得分的块。相关得 分块被传送到矢量乘法器343，其响应于第一相关泄漏因子矢量352中的各个因子而使得 块中的每个得分衰减。衰减了的相关得分的块与从矢量乘法器348接收到的平均相关得分 的衰减块相加，所得和被传送到延迟器345，其对块施加一个采样的延迟。延迟了的得分块 然后成为块相。