CN109699200B

CN109699200B - 可变声学扬声器

Info

Publication number: CN109699200B
Application number: CN201780053361.4A
Authority: CN
Inventors: U.霍尔巴赫
Original assignee: Harman International Industries Inc
Current assignee: Harman International Industries Inc
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2021-05-25
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: KR102353871B1; WO2018045133A1; JP2019530302A; EP3507992A1; US10728666B2; EP3507992A4; US20190200132A1; KR20190044071A; CN109699200A; JP7071961B2

Abstract

一种M个扬声器元件的第一阵列，其设置在围绕轴的圆柱形配置中并且被配置成以第一频率范围回放音频。一种N个扬声器元件的第二阵列，其设置在围绕所述轴的圆柱形配置中并且被配置成以第二频率范围回放音频。数字信号处理器从用于所述第一频率范围的输入信道生成第一多个输出信道；使用第一旋转矩阵将所述第一多个输出信道应用于扬声器元件的所述第一阵列以生成以目标角度围绕所述轴的音频内容的第一波束；从所述第二频率范围的所述输入信道生成第二多个输出信道；以及使用第二旋转矩阵将所述第二多个输出信道应用于扬声器元件的所述第二阵列以生成所述目标角度的音频内容的第二波束。

Description

可变声学扬声器

技术领域

预期的实施方案总体涉及数字信号处理，并且更具体地，涉及可变声学扬声器，包括与实现与此类技术相关联的所有功能和操作相关的系统、硬件、软件和算法的所有方面。

背景技术

每频带使用单独驱动器(通常为双路，至多五路)的传统扬声器呈现出指向性图案，其随着驱动器尺寸、扬声器外壳深度、挡板宽度和形状以及交叉滤波器设计而不同。一般而言，指向性图案强烈地频率相关并且难以控制。特别地，可能发生竖直波瓣，因为驱动器相对于辐射波长是不一致的，并且指向性显著地朝向中频和低频扩宽，因此如所预期的那样将声能发射到所有室内方向而不是到听众。通常，声学处理对于抑制不需要的反射并确保精确的立体成像是必要的。

发明内容

在一个或多个说明性实施方案中，扬声器元件的第一阵列设置在围绕轴的圆柱形配置中，并配置成以第一频率范围回放音频。扬声器元件的第二阵列设置在围绕所述轴的圆柱形配置中，并配置成以第二频率范围回放音频。数字信号处理器被编程为：从用于所述第一频率范围的输入信道生成第一多个输出信道；使用第一旋转矩阵将所述第一多个输出信道应用于扬声器元件的所述第一阵列以生成以目标角度围绕所述轴的音频内容的第一波束；从用于所述第二频率范围的所述输入信道生成第二多个输出信道；以及使用第二旋转矩阵将所述第二多个输出信道应用于扬声器元件的所述第二阵列以生成以所述目标角度围绕所述轴的音频内容的第二波束。

在一个或多个说明性实施方案中，从第一频率范围的输入信道生成第一多个输出信道。将所述第一多个输出信道应用于M个扬声器元件的第一阵列，所述M个扬声器元件的第一阵列设置在围绕轴的圆柱形配置中并且使用第一旋转矩阵处理第一频率范围以生成以目标角度围绕所述轴的音频内容的第一波束。从所述第二频率范围的所述输入信道生成第二多个输出信道。将所述第二多个输出信道应用于N个扬声器元件的第二阵列，所述N个扬声器元件的第二阵列设置在围绕所述轴的圆柱形配置中并且使用第二旋转矩阵处理第二频率范围以生成以所述目标角度围绕所述轴的音频内容的第二波束。

附图说明

为了可以详细地理解上文阐述的一个或多个实施方案的所述特征的方式，可以通过参考某些特定实施方案来获得以上简要概述的一个或多个实施方案的更具体的描述，这些特定实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出典型实施方案，且因此不应被视为以任何方式限制其范围，因为各种实施方案的范围也包括其他实施方案。

图1示出了示例性可变声学扬声器；

图2示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性换能器布局；

图3示出了用于示例性可变声学扬声器的系统框图；

图3B示出了用于高频波束成形的四个有限输入响应滤波器的示例；

图3C示出了将四个高频扬声器滤波器的输出路由到十二个高频扬声器信道的示例；

图3D示出了将波束重新定向到目标角度的示例；

图3E示出了用于中频波束成形的五个有限输入响应滤波器的示例；

图3F示出了将五个中频滤波器的输出路由到八个中频扬声器信道的示例；

图3G示出了低频波束成形滤波器的信号流；

图3H示出了角度为0°的示例性高频扬声器旋转矩阵；

图3I示出了角度为90°的示例性高频扬声器旋转矩阵；

图3J示出了角度为90°和120°之间的示例性高频扬声器旋转矩阵；

图4示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性竖直交叉滤波器和无源高频扬声器滤波器；

图5示出了用于示例性可变声学扬声器的交叉频率响应的示例；

图6示出了用于具有一个或两个高频扬声器行的示例性可变声学扬声器的示例性竖直响应；

图7示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性心形低频扬声器功能框图；

图8示出了用于示例性可变声学扬声器的两个波束成形滤波器之间的相位差的示例；

图9示出了用于示例性可变声学扬声器的心形低频扬声器部段的示例性滤波器幅值函数和所产生的声学响应；

图10示出了示例性可变声学扬声器的圆柱形外壳的示例性计算极性响应；

图11示出了用于示例性可变声学扬声器的60°和120°覆盖的示例性规定空间滤波器；

图12示出了用于示例性可变声学扬声器的180°和240°覆盖的示例性规定空间滤波器；

图13示出了在各种水平角度下(原始的和平滑的)示例性测量的中频扬声器频率响应；

图14示出了用于示例性可变声学扬声器的建模的与测量的中频扬声器频率响应比较的示例；

图15示出了用于示例性可变声学扬声器的具有滤波器B0-B3的示例性中频扬声器驱动器布局；

图16示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性180°覆盖中频扬声器滤波器频率响应以及所产生的水平离轴声学响应；

图17示出了用于示例性可变声学扬声器的中频扬声器180°波束的归一化波束成形滤波器的示例性相位响应；

图18示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性60°覆盖中频扬声器滤波器频率响应以及所产生的水平离轴声学响应；

图19示出了用于示例性可变声学扬声器的中频扬声器60°波束的归一化波束成形滤波器的示例性相位响应；

图20示出了用于示例性可变声学扬声器的具有滤波器B0-B6的示例性高频扬声器驱动器布局；

图21示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性180°覆盖高频扬声器频率响应以及所产生的水平离轴声学响应；

图22示出了用于示例性可变声学扬声器的高频扬声器180°波束的归一化波束成形滤波器的示例性相位响应

图23示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性60°覆盖高频扬声器滤波器频率响应以及所产生的水平离轴声学响应；

图24示出了用于示例性可变声学扬声器的高频扬声器60°波束的归一化波束成形滤波器的示例性相位响应；

图25示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性组合的中频扬声器滤波器响应，其包括波束成形、均衡和交叉；

图26示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性组合高频扬声器响应，其包括波束成形、均衡和交叉；

图27示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性组合系统声学响应；

图28示出了用于示例性可变声学扬声器的窄波束+/-30°的示例性3D系统辐射图；

图29示出了用于示例性可变声学扬声器的宽波束+/-60°的示例性3D系统辐射图；

图30示出了用于示例性可变声学扬声器的波束成形的示例性过程；并且

图31是被配置成实现各个实施方案的一个或多个方面的计算系统的概念框图。

具体实施方式

根据需要，本文中公开了本发明的详细实施方案；但是应当理解，所公开的实施方案仅仅是可以以各种和替代形式体现本发明的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。

预期的实施方案总体涉及用于驱动具有驱动器阵列的可变声学扬声器(VAL)的数字信号处理。在一些实施方案中，驱动器阵列可以设置在圆柱形配置中，以使声束能够在各种不同方向上成形和操纵。驱动器阵列可以包括，例如但不限于高频扬声器、中频扬声器、低频扬声器和/或次低频扬声器。应当注意，虽然许多示例是大致圆柱形的，但是可以使用驱动器阵列的不同布置或轴。

数字波束成形滤波器可以与扬声器阵列结合实现。例如，通过将声能集中在优选方向上，形成波束。可以在可选择的目标方向或角度上操纵波束。通过形成左右信道的波束并适当地定向波束，两个波束的交叉点可以形成用于成像的最佳点。在一个示例中，用户可以选择不同的波束宽度，从而允许不同的最佳点尺寸。因此，通过使用驱动器阵列，VAL可以被设计成在竖直、水平和倾斜角度具有精确可控的指向性，其在任意室内起作用，并且无需室内处理。

VAL可以实现空间指向性功能及其频率相关性的独立控制。如本文详细讨论的，VAL可以：提供具有聚焦最佳点对比漫射声音(聚会模式)的可调节大小的收听区域；通过调整正确的指向性图案，提供自然的声音和乐器声音；提供立体全景中的音频对象的自然图像，而不会被不必要的室内反射分散；提供声场的完整的360°球形控制；通过为不同的波束分配不同的信道，提供在室内创建单独的声音区域的能力；提供使用单个扬声器进行的多信道播放(使用侧壁反射)；提供后部能量抑制至少20dB，直至没有旁瓣的低频(例如在40Hz至20KHz范围内)；以及由于超指向波束成形技术，在波长大于外壳尺寸的情况下，提供具有紧凑尺寸的高度可扩展的波束控制。

与先前的扬声器相比，在本公开中，基于测量数据将迭代方法应用于波束成形，而不是如标题为“具有可控指向性的圆形扬声器阵列”的美国专利申请No.2013/0058505(其全部内容通过引用并入本文)中所讨论的基于空间傅立叶分析的分析方法。所述方法的优点是更高的精确度、更宽的带宽、对滤波器频率响应的直接控制以及可以规定任意的空间形状和频率。另外，通过使用数字交叉滤波器将圆柱形波束成形阵列与竖直阵列组合，扬声器可以提供完整的球形控制而不是仅水平控制。数字交叉滤波器在标题为“扬声器交叉滤波器”的美国专利No.7,991,170中详细讨论，该专利的全部内容也通过引用并入本文。

图1显示可变声学扬声器102的示例100。第一VAL 102A示出在工作原型中，并且第二VAL 102B示出为产品实现(统称为VAL 102)。VAL 102的整体形状近似为圆柱形，其中换能器阵列均匀分布在其周围。具有一行或两行高频驱动器104(例如，每行12个高频扬声器)的中央高频扬声器部段侧面是一对或两对中频扬声器行106(例如，6个或8个驱动器)，以及使用分别向前和向后辐射的两对低频换能器的任选的次低频扬声器部段108。每个部段(例如，高频扬声器104、中频扬声器106和低频扬声器108部段)在专用频带中提供单独的水平波束控制。竖直控制通过最佳交叉设计实现，并且可以通过选择交叉频率来改变。

波束成形是一种可用于将声能定向在优选方向上的技术。VAL 102，诸如图1中所示的示例，可以使用声学波束成形来为VAL 102成形声场。

如下面所解释，处理器(例如，数字信号处理器/CODEC部件)提供用于波束成形的信号处理。对信号处理器的输入可以包括单信道或左右立体声信道。来自信号处理器的输出可以包括多个信道，所述输出包括基于各种滤波和混合操作的内容，以定向来自每个驱动器的波束。

出于波束成形的目的，可以分别处理频带。在一个示例中，扬声器可以分别处理高频、中频和低频。作为特定的可能性，高频可以从信号处理器以12个信道输出到24个高频扬声器；中频可以从信号处理器以8个信道输出到8个中频扬声器驱动器；并且低频可以从信号处理器以两个信道输出到4个低频扬声器驱动器。在另一个示例中，扬声器可以是双路的并且可以分别处理高频和低频。

图2提供了换能器的布置和距离的进一步细节的示例200。如示例200中所示，高频扬声器阵列104的中心线距离中频扬声器阵列106的中心线71毫米(mm)，并且中频扬声器阵列106的中心线距离低频扬声器阵列108的中心线160mm。另外，在示例200中，高频扬声器阵列104的直径为170mm，并且高频扬声器中心之间的间隔为43mm。

图3提供了由系统的控制数字信号处理器(DSP)执行的处理的系统框图300。如图300所示，可以向子采样器提供输入以使次低频扬声器部段被子采样八倍，以便减小滤波器长度并节省处理能力。子采样器之后是低通交叉滤波器HC_LOW，然后是分别馈送前次低频扬声器和后次低频扬声器的一对波束成形滤波器H1和H2。一般而言，上换能器和下换能器并联连接并且连接到同一滤波器各自的放大器输出端。

除了需要更多数量(对应于换能器的数量)的波束成形滤波器之外，中频扬声器和高频扬声器部段操作类似。如图所示，还可以将输入提供给子采样器，以使中频部段被子采样两倍。子采样器之后是带通交叉滤波器HC_MID，然后是馈送中频扬声器阵列106的驱动器的一组波束成形滤波器B0...BN。还可以将输入提供给高通交叉滤波器HC_H，然后提供给馈送高频扬声器阵列104的驱动器的一组波束成形滤波器B0...BM。应当注意，如果需要水平对称的波束，并且如果可以忽略换能器公差，则成对的换能器可以连接到同一滤波器。

通过选择性地过滤不同的音频来完成波束成形。通过将不同的滤波器应用于输入信道，生成不同的输出信道并且将其路由到圆柱形阵列中的不同驱动器。输出端的“旋转矩阵”允许将波束成形滤波器输出重新分配给不同的换能器，以便将波束旋转到所需的角度。例如，为了重新定向波束，将输出到阵列的驱动器的滤波器简单地转移适当量的位置。为了获得这种灵活性，不是直接将滤波器输出连接到每个驱动器，而是使用旋转矩阵或混合矩阵在连接到阵列的驱动器之前调整滤波器的输出。

图3B示出了用于高频波束成形的长度为256的四个有限脉冲响应(FIR)滤波器(F1-F4)的示例300B。所示滤波器包括四组滤波器，其中滤波器组中的每一组对应于不同的波束宽度。可以基于波束宽度参数

{1,2,3,4}为高频扬声器阵列选择四个滤波器组中的一个。波束宽度在下面进一步详细讨论。

图3C示出了将四个高频滤波器的输出路由到十二个高频扬声器信道的示例300C。示例性十二个高频扬声器驱动器的布置和编号如图所示。波束角度为0°，在图中向下定向。这些框示出了为此配置路由到每个驱动器的滤波器输出。在这种情况下，节点1被称为头部。

在示例中，为了生成0°的波束，四个滤波器的输出被路由到12个信道，如示例300C中所示。假设扬声器单元与面向前方的1号驱动器对齐。滤波器F1被定向到驱动器#1；滤波器F2被路由到与驱动器#1、驱动器#12和#2相邻的信道；滤波器F3和F4被类似地对称路由。

图3D示出了波束到目标角度的示例性重新定向300D。在示例300D中，波束的重新定向角度被示出为逆时针到前向，但是这是任意的，并且可以使用其他标准。由于示例性说明包括阵列中的十二个等距驱动器，阵列中的每个驱动器与前面驱动器偏移30°。因此，为了将信号旋转30°，滤波器输出移位一个位置。如果波束旋转nx30°，则头部和滤波器映射前进n个节点。在一个示例中，为了将信号旋转90°，滤波器输出移位三个位置。为此，可以旋转F1输出以驱动高频扬声器#4，并且可以旋转F2输出以驱动高频扬声器#3和#5等。(包含F1输出的驱动器可以被称为头部驱动器)。通过使用线性内插方案混合周围的滤波器来实现不是30°的倍数的角度。在一个示例中，可以计算小于驱动器之间的偏移量的残余角度(在该示例中，30°偏移)，然后经由内插进行调整。

图3E示出了用于中频波束成形的长度为256的五个FIR滤波器(F1-F5)的示例300E。与关于高频滤波器讨论的类似，所示中频滤波器包括四组滤波器，其中滤波器组中的每一组对应于不同的波束宽度。

图3F示出了将五个中频滤波器的输出路由到八个中频扬声器信道的示例300F。如图所示，八个中频扬声器驱动器的布置和编号如图所示。默认波束角度为0°，在图中向下定向。这些框示出了为此配置路由到每个驱动器的滤波器输出。在这种情况下，节点1被称为头部。示例300F对于角度也使用示例性逆时针约定。这里，由于有八个驱动器，因此移动一个节点会导致45°的变化。同样与上面讨论的类似，通过线性内插混合周围的滤波器来实现不是45°的倍数的角度。

如上面关于滤波器组中的一组的选择所提及，VAL 102支持四种不同的波束尺寸。对于高频扬声器和中频扬声器频率，每种尺寸都有一组不同的滤波器。然而，对于低音处理，使用不同的方案。只有两个低音信道。一个发送到面向前的两个低频扬声器(波束#1)，另一个发送到面向后的两个低频扬声器(波束#2)。有两个保持固定的512抽头FI R滤波器。每个信道的输出由线性混合确定，其系数是波束角度和波束宽度的函数。

图3G示出了H1和H2，其表示各个512抽头滤波器的传递函数(在通过两个双二阶之后)。如所描述的，该算法允许对低至约85Hz的音频施加一些指向性。在数学上，

并且

其中，取决于波束宽度，a是0、0.15、0.3或0.75中的一个，并且θ是以度为单位的波束角度。

高频扬声器驱动器和中频扬声器驱动器的圆形布置允许由滤波器输出的圆形混合以粗略方式操纵波束。在十二个高频扬声器和八个中频扬声器的示例中，高频扬声器波束可以以这种方式以30°的增量移动，并且中频扬声器以45°的增量移动。为了获得这种灵活性，不是直接将滤波器输出连接到每个驱动器，而是使用混合矩阵或旋转矩阵。旋转矩阵可以在图3中在滤波器的输出和驱动器的输入之间看到。

图3H示出了角度为0°的示例性高频扬声器旋转矩阵300H。对应于图3C，如在矩阵300H中可以看到的，驱动器1是接收来自滤波器F1的输出的头部驱动器，而位于头部驱动器侧面的驱动器接收来自下一个连续滤波器的输出。

图3I示出了角度为90°的示例性高频扬声器旋转矩阵300I。如在矩阵300I中可以看到的，驱动器4是接收来自滤波器F1的输出的头部驱动器，而位于头部驱动器侧面的驱动器接收来自下一个连续滤波器的输出。

图3J示出了角度为90°和120°之间的示例性高频扬声器旋转矩阵300J。为了实现更精细的控制，可以基于与相邻驱动器的“中间”角度的分数关系来使用线性内插。

再次参考图3D，示出了在90°和120°中间的高频扬声器的波束角度ang。因此，残余角度θ可以定义为(ang modulo 30)。加权因子α和β由θ定义。数学地解释，head＝1+ang div30，其中θ＝ang modulo 30，β＝θ/30，并且α＝1-β。在所示的示例中，对于图像化的波束角度，head＝4，其中较低的指数以α加权，并且更高的指数以β加权。因此，与旋转矩阵300I相比，在旋转矩阵300J中，1s已被替换为α，并且它们的后继节点条目已从0更改为β。

图4示出了用于示例性可变声学扬声器的示例性400竖直交叉滤波器和无源高频扬声器滤波器。关于竖直波束控制，VAR 102可以通过应用高频扬声器、中频扬声器和低频扬声器的对称阵列在竖直离轴角度中实现近似恒定的指向性，如图2和图4所示。如上面所提及，交叉滤波器的设计的另外的方面可以在美国专利No.7,991,170中发现。

用于在竖直离轴角度α下的声学响应H的衰减因子a可以规定如下：

H(f)＝a， (1)

其中例如a＝0.25；并且α＝45°。其中交叉函数w(f)：

H(f)＝w(f)·C₂(f)+(1-w(f))·C₁(f) (2)

C_1/2(f)＝2·cos(2π·d_1/2/λ) (3)

d_1/2＝x_1/2·sinα (4)

其中C_1/2是成对的点源的模型，声学波长为

c＝346米/秒(声速)，并且x_1/2分别模拟中频扬声器和高频扬声器对之间的距离。

根据等式(1)，交叉函数w(f)可以计算如下：

图5示出了如图4所描绘的采用上述公式设计的三路交叉的示例500。交叉滤波器已经从交叉传递函数w(f)中导出，其另外的方面在如上所提及的美国专利No.7,991,170中讨论。

图6示出了用于具有一个或两个高频扬声器行的可变声学扬声器的示例性竖直响应600。如迹线602所示，VAL 102可以仅实现至多约3KHz的恒定指向性，这是高频扬声器接替的点。这可以通过在靠近第一行处添加第二行高频扬声器来改善，如图1的VAL 102A和图4所示。第二高频扬声器行由低通滤波信号使用一阶交叉H_Lp馈送。该滤波器可以通过串行连接和旁路电容C(通常为5-10uF)简单地实现，如图4的示意图404中所建模。迹线604表明，通过在约30mm的竖直距离处添加第二高频扬声器行，恒定指向性可以扩展到10KHz。

关于低频水平波束控制，为了保持外壳尺寸小并限制换能器的数量，可以使用具有在特定频率点以上的规定的后衰减的固定的心形波束模式，而不是中频频段和高频频段中的更复杂的模式。

图7示出了用于示例性可变声学扬声器102的示例性心形低频扬声器功能框图700。在一个示例中，如图7所示，图2的低频扬声器对内置于在低频扬声器之间具有规定距离d的共用密封外壳中。消声室中的测试麦克风可以用于测量面向麦克风H_S2的低频扬声器的换能器响应，然后是对面低频扬声器H_S1的响应。因此可以设计一对低频扬声器滤波器H₁和H₂，目标是使一侧的声压最小化，同时使另一侧的声压最大化。条件如下：

H₁H_S1+H₂H_S2＝H_rear (6)

H₁H_S2+H₂H_S1＝H_front (7)

等式(6)和(7)生成如下的滤波器传递函数：

例如，可以设置H_rear值＝0.05(-20dB)和H_front值＝1。此外，为了限制增益并预调节滤波器，可以引入频带限制频率点f₁＝80Hz，f₂＝300Hz，并且可以设置：

H_1，2(f)＝H₁(f₁)f＜f₁ (10)

H_1，2(f)＝H_1，2(f₂)f＞f₂ (11)

然后可以通过逆傅立叶变换和时域加窗来获得有限脉冲响应(FIR)滤波器。对于小尺寸低频扬声器外壳和(80...300)Hz带宽，滤波器阶数通常低于1K。

图8示出了两个低频扬声器滤波器之间的相位差的频率响应800。图9示出了对数幅值频率响应A_1，2＝20log|H_1，2|，以及低于在前后产生的声学响应。使用这样的设计，可以实现高于约100Hz的20dB衰减，同时保持必要的增益低且在低频下相同，从而保持全动态范围。低于100Hz时，存在朝向全向辐射的平滑过渡。

关于中频和高频的水平波束控制，以水平角度φ围绕半径为a的长圆柱体的远场声压P，以角半径α的短矩形膜内置为声源，可计算如下(如Earl.G.Williams、傅立叶声学、Academic Press 1999.所讨论)

其中：

sinc(x)：＝sinx/x；

是第一类汉克尔函数的导数H_n；

k＝2πf/c是波数；并且

K是为了足够精确性而计算的项数(在一个典型示例中，K＝30)。

图10示出了示例性可变声学扬声器102的圆柱形外壳的示例性计算极性响应1000。更具体地，图10分别示出了π/12半径为α＝0.084mf＝2KHz的换能器的结果响应和半径为f＝8KHz的圆柱体的结果响应。可以看出，在所示的示例中，支持波束成形的足够的后衰减(例如20dB)只能在非常高的频率下实现。在较低频率下，需要采用具有最佳波束成形滤波器的换能器阵列，这是在本公开的范围内。

例如，at₁-at₄的四个波束模式可定义如下：

at₁＝[0 -2.5 -6 -10 -15 -20 -25 -25 -25] (13)

at₂＝[0 0 -1.5 -3 -5 -10 -15 -25 -25]

at₃＝[0 0 0 0 -3 -6 -10 -15 -20]

at₄＝[0 0 0 0 0 0 -3 -6 -8]

指定离散角度下以分贝为单位的衰减α_k＝[0 15 39 45 60 90 120 150 180]度，k＝1-9。图案可以解释为“空间滤波器”，其中覆盖角度为60°；120°；180°；240°，分别如图11至图12所示。

图11示出了用于示例性可变声学扬声器102的60°和120°覆盖的示例性规定空间滤波器1100。图12示出了用于示例性可变声学扬声器102的180°和240°覆盖的示例性规定空间滤波器1200。

图13示出了在各种水平角度下(原始的和平滑的)示例性测量的中频扬声器频率响应1300。所公开的波束成形滤波器设计基于通过在消声室中的声学测量捕获的数据。迹线1302示出了图1的VAL 102A的六个中频扬声器换能器对中的一对以15°步幅按角度(15...180°)的一组测量值。下换能器和上换能器成对连接。通过测量一个换能器对并且在软件控制的转盘上旋转扬声器来获得结果。

数据示出了由于圆柱表面上的反射引起的强烈波动，特别是在声源的相对(阴影)侧的角度＞120°时。反射是由相邻的换能器引起的，所述换能器充当表面上的二次源，引起声学衍射。为了准备数据以进行进一步处理，应用平滑算法，其在保留相位信息的同时使数据平滑。从离散的复合频率响应开始H(ω_k)，k＝1...N，计算幅值|H|和展开的相位

然后每个幅值和相位值在可变长度的窗口上用其平均值替换：

其中：

其中，块长度N＝2048，并且s＝(1.01...1.20)取决于所需平滑量的因数(通常s＝1.1)；

平滑的频率响应可以重建为

迹线1304示出平滑后的幅值图。

图14示出了用于示例性可变声学扬声器的建模的和测量的中频范围响应的示例比较1400。因此，可以看出，在平滑的响应、测量的响应和根据等式(12)预测的响应之间存在良好匹配。

波束滤波器是迭代设计的，如下节所概述。

图15示出了用于示例性可变声学扬声器的具有滤波器B0-B3的示例性中频扬声器驱动器布局1500。在中频扬声器驱动器布局1500中，一个前驱动器连接到滤波器B0，一对+/-60°的驱动器都由滤波器B1馈送，另一对+/-120°的驱动器连接到B2，并且后驱动器连接到B3。

以下一般过程可以应用于具有至少四个驱动器的任何对称驱动器布局。可以添加任意数量的驱动器对以增加空间分辨率。

所测量的平滑的复合频率响应(14)可以以矩阵形式写出：

H_sm(i，j)，i＝1...N，j＝1...M (16)

频率指数为i，N为FFT长度，并且M为区间[0...180]°的角度测量数。在实践中，对于高频扬声器N＝512并且对于中频扬声器N＝2048；如果选择15°步幅，则M＝13。

R个驱动器的阵列(其中R为偶数)包括一个在0°的前驱动器，一个在180°的后驱动器，并且P＝(R-2)/2驱动器对位于各个角度

处。目标是设计连接到驱动器对的P波束成形滤波器C_r，以及用于后驱动器的另外的滤波器C_P+1。

首先，测量的频率响应相对于正面响应以大于零的角度归一化，以消除驱动器频率响应。当以驱动器均衡的形式设计最终滤波器时，将在以后考虑该归一化。

H₀(i)＝H_sm(i，1)； (17)

H_norm(i，j)＝H_sm(i，j)/H₀(i)，i＝1...N，j＝1...M

以下滤波器设计迭代分别适用于每个频率点。为方便起见，可以删除频率指数以定义：

H(α_k)：＝H_norm(i，k) (17-1)

作为离散角度下的测量的和归一化的频率响应a_k。

假设径向对称的圆柱形外壳以及相同的驱动器，通过对所有驱动器应用相同的偏移角，阵列的频率响应U(k)可以以角度a_k计算：

光谱滤波器值C_r可以通过使二次误差函数最小化迭代获得：

t(k)例如，可以是指定波束形状或覆盖范围的目标函数(13)之一

相反，可以选择其他目标函数或用于不同频带的不同目标函数，在这种情况下，t变得与频率有关t＝t(i，k)。

(19)中的参数a是要选择的输入参数。它将阵列增益指定如下：

again＝20·log(a) (20)

这是设计的目标条件之一。阵列增益指定与单个换能器相比阵列播放的声音多大。它应该高于1，但不能高于换能器的总数R。为了允许超定向波束成形所需的一些声音消除，阵列增益将小于R但应该远高于一。

Q是角度目标点的数量(例如，在等式(13)中，Q＝9)。

w(k)是一个加权函数，如果在特定的近似点中与其他相比需要更高的精度，则可以使用所述加权函数(通常情况下0.1＜w＜1)。

要优化的变量是P+1每频率指数的复合滤波器值，i，C_r(i)，r＝1...(P+1)。我们从感兴趣的频带的第一个频率点开始

例如f₁＝300Hz，f_g＝24KHz，N＝2048＝＞i₁＝25)，设定

作为开始解决方案，然后通过每次递增指数来计算滤波器值，直到到达最后一个点

(例如f₂＝3KHz＝＞i₂＝256)。

幅度|C_r(i)|和阶段arg(C_r(i))＝arctan(Im{C_r(i)}/Re{C_r(i)})可以取代实部和虚部作为用于非线性优化例程的变量。

这种有界的非线性优化问题可以用标准软件解决，例如函数“fmincon”，其是Matlab优化工具箱中的一部分。可以应用以下边界：

G_max＝20*log(max(|C_r|)) (21)

作为允许的最大滤波器增益，以及从一个计算的频率点到下一个计算点的幅度值的下限和上限，由输入参数指定δ：

|C_r(i)|·(1-δ)＜|C_r(i+1)|＜|C_r(i)|·(1+δ) (22)

以便控制所产生的频率响应的平滑性。

在中频扬声器示例中，图16至图18示出了图1的示例的中频扬声器驱动器的结果。中频扬声器示例的参数是：

波束模式，(参见等式13) at₃(图16至图17)；at₁(图18至图19)

驱动器的数量 R＝8

驱动器对的数量 P＝3

计算的波束成形滤波器 C₁，C₂，C₃(连续每侧)

阵列增益(参见等式20) again＝10dB

最大滤波器增益(参见等式 G_max＝3dB21)

平滑边界(参见等式22) δ＝0.2(图16至图17)；δ＝2(图18至图19)

附图中的滤波器B₁...B.₃是波束成形滤波器，但是归一化到轴上响应B₀：

B₀＝U(0)(在等式18中α_k＝0°) (23)

图16示出了用于示例性可变声学扬声器102的180°覆盖中频扬声器响应以及所产生的水平离轴声学响应的示例1600。如示例1600中所示，可以实现非常平滑的离轴响应。

图17示出了用于示例性可变声学扬声器102的中频扬声器180°波束的归一化波束成形滤波器的相位响应的示例1700。图18示出了用于示例性可变声学扬声器102的60°覆盖中频扬声器响应以及所产生的水平离轴声学响应的示例1800。示例1900记录了波束成形滤波器之间典型的、广泛频率无关的相位偏移。示例1800中的窄波束确认实现了大约20dB的后衰减，而没有明显的旁瓣。

图19示出了用于示例性可变声学扬声器102的中频扬声器60°波束的归一化波束成形滤波器的示例性相位响应1900。

图20示出了用于示例性可变声学扬声器102的具有滤波器B0-B6的高频扬声器驱动器布局的示例2000。与先前概述的一般程序有两个偏差。首先，系统仅使用十二个高频扬声器中的前七个。后高频扬声器仅用于波束旋转目的(参见图3)。其次，计算右侧的单独滤波器(B₁...B₃)，与左侧(B₄...B₆)相对。

图21至图24示出了结果。图21示出了用于示例性可变声学扬声器102的示例性180°覆盖高频扬声器频率响应以及所产生的水平离轴声学响应。图22示出了用于示例性可变声学扬声器102的高频扬声器180°波束的归一化波束成形滤波器的示例性相位响应2200。图23示出了用于示例性可变声学扬声器102的示例性60°覆盖高频扬声器频率响应2300以及所产生的水平离轴声学响应。图24示出了用于示例性可变声学扬声器102的高频扬声器60°波束的归一化波束成形滤波器的示例性相位响应2400。高频扬声器示例的参数是：

波束模式，(参见等式13) at₃(图21至图22)；at₁(图23至图24)

驱动器的数量 R＝12

驱动器对的数量 P＝3

计算的波束成形滤波器 C₁,C₂,C₃(连续每侧)

阵列增益(参见等式20) again＝12dB

最大滤波器增益(参见等式 G_max＝6dB21)

平滑边界(参见等式22) δ＝0.2(图21至图22)；δ＝2(图23至图24)

该图再次表明，在整个可听频率范围内可以实现非常平滑的受控指向性。

关于系统集成和结果，交叉滤波器、波束成形滤波器和驱动器均衡可以组合成一个滤波器F_r：

其中：

B_r是根据等式(23)归一化的波束成形滤波器；

H_c是图3和图4中的交叉滤波器中的一个(参见等式5)；并且

H₀是驱动器的声学频率响应。

集成交叉滤波器的优点是其频带限制特性。组合滤波器变得更稳定(脉冲响应更快地收敛到零)，从而减少了整个滤波器的长度和复杂性。

图25示出了用于示例性可变声学扬声器102的示例性组合中频扬声器滤波器响应2500，其包括波束成形、均衡和交叉。图26示出了用于示例性可变声学扬声器102的示例性组合高频扬声器响应2600，其包括波束成形、均衡和交叉。

图27示出了用于图1的示例性可变声学扬声器在0°、60°和120°水平离轴处的组合声学响应2700。

图28和图29示出了用于图1的示例性可变声学扬声器的一系列完整的球形声学测量2800、2900用于具有+/-30°覆盖范围的窄波束(13中的at₁)和具有+/-60°覆盖范围(at₃)的更宽的波束。

图30示出了用于示例性可变声学扬声器102的波束成形的示例过程3000。在一个示例中，所述过程可以使用上面详细讨论的概念由可变声学扬声器102来执行。在3002处，可变声学扬声器102接收输入信道。在一个示例中，输入可以被提供给可变声学扬声器102以由数字信号处理器处理。在一些示例中，输入可以包括单信道，而在一些示例中，可以向可变声学扬声器102提供立体声信道或更多信道。

在操作3004处，可变声学扬声器102生成用于第一频率范围的第一多个输出信道。在一个示例中，如至少关于图3和图3B所讨论的那样，数字信号处理器可以使用一组有限输入响应滤波器来生成多个输出信道以用于高频波束成形。在3006处，可变声学扬声器102使用第一旋转矩阵以目标角度生成音频内容的第一波束。在一个示例中，如至少关于图3、图3C、图3D、图3H、图3I和图3J所讨论的那样，四个高频滤波器的输出可以以目标角度路由到十二个高频扬声器信道。可变声学扬声器102在3008处将音频内容的第一波束应用于扬声器元件的第一阵列，例如，如图3中所示。在一个示例中，扬声器元件的第一阵列是高频扬声器阵列104的驱动器，如图1和图2所示。

在操作3010处，可变声学扬声器102生成用于第二频率范围的第二多个输出信道。在一个示例中，如至少关于图3和图3E所讨论的那样，数字信号处理器可以使用一组有限输入响应滤波器来生成多个输出信道以用于中频波束成形。在3012处，可变声学扬声器102使用第二旋转矩阵以目标角度生成音频内容的第二波束。在一个示例中，如至少关于图3、图3F、图3H、图3I和图3J所讨论的那样，五个中频滤波器的输出可以以目标角度路由到八个中频扬声器信道。可变声学扬声器102在3008处将音频内容的第二波束应用于扬声器元件的第二阵列，例如，如图3所示。在一个示例中，扬声器元件的第一阵列是中频扬声器阵列106的驱动器，如图1和图2所示。

图31是被配置为实现各种实施方案的一个或多个方面的音频系统3100的概念框图。如图所示，音频系统3100包括计算装置3101、一个或多个扬声器3120以及一个或多个麦克风3130。计算装置3101包括处理器3102、输入/输出(I/O)装置3104和存储器3110。存储器3110包括被配置成与数据库3114交互的音频处理应用3112。

处理器3102可以是被配置成处理数据和/或执行程序代码的任何技术上可行形式的处理装置。处理器102可以包括例如但不限于芯片上系统(SoC)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等。处理器3102包括一个或多个处理核。在操作中，处理器3102是计算装置3101的主处理器，控制和协调其他系统组件的操作。

I/O装置3104可以包括输入装置、输出装置和既能够接收输入也能够提供输出的装置。例如但不限于，I/O装置3104可以包括有线和/或无线通信装置，所述有线和/或无线通信装置向扬声器3120、麦克风3130、远程数据库、其他音频装置、其他计算装置等发送数据和/或从其接收数据。

存储器3110可以包括存储器模块或存储器模块集合。存储器3110内的音频处理应用3112由处理器3102执行，以实现计算装置3101的整体功能，并且因此整体协调音频系统3100的操作。例如但不限于，经由一个或多个麦克风3130获取的数据可以由音频处理应用3112处理，以生成发送到一个或多个扬声器3120的声音参数和/或音频信号。由音频处理应用3112执行的处理可以包括，例如但不限于，过滤、统计分析、启发式处理、声学处理和/或其他类型的数据处理和分析。

扬声器3120被配置成基于从计算系统3000和/或与计算系统3000相关联的音频装置(例如，功率放大器)接收的一个或多个音频信号来生成声音。麦克风3130被配置成从周围环境获取声学数据并将与声学数据相关联的信号发送到计算装置3101。然后，由麦克风3130获取的声学数据可以由计算装置3101处理，以确定和/或过滤由扬声器3120再现的音频信号。在各种实施方案中，麦克风3130可以包括能够获取声学数据的任何类型的换能器，例如包括但不限于差动麦克风、压电麦克风、光学麦克风等。

通常，计算装置3101被配置成协调音频系统3000的整体操作。在其他实施方案中，计算装置3101可以联接到音频系统3000的其他组件，但是与音频系统3000的其他组件分离。在此类实施方案中，音频系统3000可以包括单独的处理器，所述单独的处理器接收从周围环境获取的数据，并将数据发送到计算装置3101，所述计算装置3101可以包括在单独的装置(诸如个人计算机、音视频接收机、功率放大器、智能电话、便携式媒体播放器、可穿戴式装置等)中。然而，本文中公开的实施方案考虑被配置成实现音频系统3000的功能性的任何技术上可行的系统。

已出于说明目的而呈现了对各种实施方案的描述，但是这些描述并非旨在是详尽性的或受限于所公开的实施方案。在不脱离所描述的实施方案的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。

本实施方案的各方面可体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开的各方面可采取完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、驻留软件、微代码等)或组合软件方面和硬件方面的实施方案的形式，所述形式在本文中可全部概括地称为“模块”或“系统”。此外，本公开的各方面可以采取在一个或多个计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有在其上体现的计算机可读程序代码。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是(例如)但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或装置或者上述各项的任何合适组合。计算机可读存储介质的更特定的示例(非详尽性的列表)将包括以下各项：具有一个或多个电线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储装置、磁性存储装置或上述各项的任何合适组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以为任何有形介质，所述有形介质可以含有或存储供指令执行系统、设备或装置使用或连同指令执行系统、设备或装置一起使用的程序。

上文参考根据本公开的实施方案的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本公开的各方面。应当理解，可以通过计算机程序指令来实现流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中的方框组合。这些计算机程序指令可以提供至通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一种机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令启用流程图和/或框图一个或多个方框中指定的功能/动作的实现方式。这样的处理器可以是但不限于：通用处理器、专用处理器、应用特定处理器或现场可编程的。

附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能性和操作。就此而言，流程图或框图中的每个方框均可以表示代码的模块、片段或部分，所述代码包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意，在一些替代实现方式中，方框中指出的功能可以按照附图中指出的次序以外的次序发生。例如，连续示出的两个方框实际上可以大致同时执行，或者所述方框有时可以按相反的次序执行，这取决于所涉及的功能性。还应当注意，框图和/或流程图中的每个方框，以及框图和/或流程图中的方框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统、或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。

虽然上文描述了示例性实施方案，但是并不旨在为这些实施方案描述本发明的所有可能形式。此外，本说明书中所使用的词语为描述性而非限制性词语，并且应当理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。另外，可以组合各种实施的实施方案的特征以形成本发明的另外的实施方案。

Claims

1.一种用于可变声学扬声器的系统，其包括：

M个扬声器元件的第一阵列，所述第一阵列以围绕轴的圆柱形配置被设置并且被配置成以第一频率范围回放音频；

N个扬声器元件的第二阵列，所述第二阵列以围绕所述轴的圆柱形配置被设置并且被配置成以第二频率范围回放音频；和

数字信号处理器，其被编程为

从所述第一频率范围的输入信道生成第一多个输出信道，

使用第一旋转矩阵将所述第一多个输出信道应用于扬声器元件的所述第一阵列，以生成以目标角度围绕所述轴的音频内容的第一波束，

从所述第二频率范围的所述输入信道生成第二多个输出信道，以及

使用第二旋转矩阵将所述第二多个输出信道应用于扬声器元件的所述第二阵列，以生成以所述目标角度围绕所述轴的音频内容的第二波束；

其中所述第一旋转矩阵包括到所述M个扬声器元件中的每一个的扬声器元件的所述第一多个输出信道中的每一个输出信道的加权因子，并且所述第二旋转矩阵包括到所述N个扬声器元件中的每一个扬声器元件的所述第二多个输出信道中的每一个输出信道的加权因子，所述第一阵列的头部元件被定义为所述第一阵列的在角度上最接近所述目标角度的元件，θ是以度为单位的残余角度，其作为目标角度除以所述第一阵列的元素之间的角度所得的剩余角度，并且加权因子α和β被定义为β＝θ/第一阵列的元素之间的角度，并且α＝1–β，使得

所述头部元件接收来自所述第一多个输出信道的第一输出信道的由α加权的输出和来自所述第一多个输出信道的第二输出信道的由β加权的输出，并且

所述第一阵列的与所述头部元件相邻的元件接收来自所述第一多个输出信道的第二输出信道的由α加权的输出和来自所述第一多个输出信道的第三输出信道的由β加权的输出。

2.根据权利要求1所述的系统，其中响应于所述目标角度相对于围绕所述轴的新目标角度的变化，所述数字信号处理器被编程为：

更新所述第一旋转矩阵的所述加权因子，以将所述第一多个输出信道应用于扬声器元件的所述第一阵列，以生成以所述新目标角度围绕所述轴的所述音频内容的第一波束，以及

更新所述第二旋转矩阵的所述加权因子，以将所述第二多个输出信道应用于扬声器元件的所述第二阵列，以生成以所述新目标角度围绕所述轴的所述音频内容的第二波束。

3.根据权利要求1所述的系统，其中M和N是正整数且彼此具有不同的值。

4.根据权利要求1所述的系统，其中使用第一组有限输入响应滤波器生成所述第一多个不同输出信道，并且使用第二组有限输入响应滤波器生成所述第二多个不同输出信道。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一组有限输入响应滤波器包括对应于第一波束宽度的有限输入响应滤波器的第一子集和对应于第二波束宽度的有限输入响应滤波器的第二子集，所述第二组有限输入响应滤波器包括对应于所述第一波束宽度的有限输入响应滤波器的第三子集和对应于所述第二波束宽度的有限输入响应滤波器的第四子集，

所述数字信号处理器被编程为响应于对所述第一波束宽度的选择，选择有限输入响应滤波器的所述第一子集和第三子集，以及

所述数字信号处理器被编程为响应于对所述第二波束宽度的选择，选择有限输入响应滤波器的所述第二子集和第四子集。

6.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一组有限输入响应滤波器中的第一个被配置成以所述目标角度生成用于扬声器元件的所述第一阵列的第一扬声器元件的第一输出信道，所述第一组有限输入响应滤波器中的第二个被配置成生成用于与所述第一扬声器元件相邻的扬声器元件的所述第一阵列的第二和第三扬声器元件的第二输出信道，并且所述第一组有限输入响应滤波器中的第三个被配置成生成与所述第二和第三扬声器元件相邻的扬声器元件的所述第一阵列的第四和第五扬声器元件的第三输出信道。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第二组有限输入响应滤波器中的第一个被配置成以所述目标角度生成用于扬声器元件的所述第二阵列的第一扬声器元件的第一输出信道，所述第二组有限输入响应滤波器中的第二个被配置成生成用于与所述第一扬声器元件相邻的扬声器元件的所述第二阵列的第二和第三扬声器元件的第二输出信道，并且所述第二组有限输入响应滤波器中的第三个被配置成生成与所述第二和第三扬声器元件相邻的扬声器元件的所述第二阵列的第四和第五扬声器元件的第三输出信道。

8.一种用于可变声学扬声器的方法，其包括：

从第一频率范围的输入信道生成第一多个输出信道；

将所述第一多个输出信道应用于设置在围绕轴的圆柱形配置中的M个扬声器元件的第一阵列并且以第一频率范围回放音频，使用第一旋转矩阵以生成以目标角度围绕所述轴的音频内容的第一波束；

从第二频率范围的所述输入信道生成第二多个输出信道；以及

将所述第二多个输出信道应用于设置在围绕轴的圆柱形配置中的N个扬声器元件的第二阵列并且以第二频率范围回放音频，使用第二旋转矩阵以生成以所述目标角度围绕所述轴的音频内容的第二波束；

其中所述第一旋转矩阵包括到所述M个扬声器元件中的每一个扬声器元件的所述第一多个输出信道中的每一个输出信道的加权因子，并且所述第二旋转矩阵包括到所述N个扬声器元件中的每一个扬声器元件的所述第二多个输出信道中的每一个输出信道的加权因子，所述第一阵列的头部元件被定义为所述第一阵列的在角度上最接近所述目标角度的元件，θ是以度为单位的残余角度，其作为目标角度除以所述第一阵列的元素之间的角度所得的剩余角度，并且加权因子α和β被定义为β＝θ/第一阵列的元素之间的角度，并且α＝1-β，使得

9.根据权利要求8所述的方法，其还包括响应于所述目标角度相对于围绕所述轴的新目标角度的变化：

10.根据权利要求8所述的方法，其中M和N是正整数且彼此具有不同的值。

11.根据权利要求8所述的方法，其中使用第一组有限输入响应滤波器生成所述第一多个不同输出信道，并且使用第二组有限输入响应滤波器生成所述第二多个不同输出信道。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一组有限输入响应滤波器包括对应于第一波束宽度的有限输入响应滤波器的第一子集和对应于第二波束宽度的有限输入响应滤波器的第二子集，所述第二组有限输入响应滤波器包括对应于所述第一波束宽度的有限输入响应滤波器的第三子集和对应于所述第二波束宽度的有限输入响应滤波器的第四子集，并且还包括：

响应于对所述第一波束宽度的选择，选择有限输入响应滤波器的所述第一和第三子集；以及

响应于对所述第二波束宽度的选择，选择有限输入响应滤波器的所述第二和第四子集。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一组有限输入响应滤波器中的第一个被配置成以所述目标角度生成用于扬声器元件的所述第一阵列的第一扬声器元件的第一输出信道，所述第一组有限输入响应滤波器中的第二个被配置成生成用于与所述第一扬声器元件相邻的扬声器元件的所述第一阵列的第二和第三扬声器元件的第二输出信道，并且所述第一组有限输入响应滤波器中的第三个被配置成生成与所述第二和第三扬声器元件相邻的扬声器元件的所述第一阵列的第四和第五扬声器元件的第三输出信道。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二组有限输入响应滤波器中的第一个被配置成以所述目标角度生成用于扬声器元件的所述第二阵列的第一扬声器元件的第一输出信道，所述第二组有限输入响应滤波器中的第二个被配置成生成用于与所述第一扬声器元件相邻的扬声器元件的所述第二阵列的第二和第三扬声器元件的第二输出信道，并且所述第二组有限输入响应滤波器中的第三个被配置成生成与所述第二和第三扬声器元件相邻的扬声器元件的所述第二阵列的第四和第五扬声器元件的第三输出信道。