本發明涉及為例如(ru)麥克風或揚聲(sheng)器(qi)陣列之(zhi)類的換能器(qi)陣列的波(bo)束成(cheng)形(xing)濾波(bo)器(qi)計算fir濾波(bo)器(qi)系數(shu)。

背景技術：

如(ru)(ru)在音頻領域中采用(yong)的(de)波(bo)束成形技(ji)術(例(li)如(ru)(ru))定義–在麥(mai)(mai)克風陣(zhen)列(lie)的(de)情況(kuang)(kuang)下，用(yong)于(yu)(yu)評估麥(mai)(mai)克風的(de)個(ge)別信號(hao)，以及在揚(yang)聲(sheng)(sheng)器陣(zhen)列(lie)的(de)情況(kuang)(kuang)下，用(yong)于(yu)(yu)再現個(ge)別揚(yang)聲(sheng)(sheng)器的(de)信號(hao)–信號(hao)如(ru)(ru)何通過使用(yong)各自的(de)時(shi)間離(li)散(san)濾波(bo)器來進行個(ge)別的(de)濾波(bo)。例(li)如(ru)(ru)，對(dui)于(yu)(yu)諸如(ru)(ru)音樂(le)的(de)寬(kuan)帶應(ying)用(yong)，從(cong)最(zui)佳頻率響應(ying)的(de)規(gui)范為所(suo)述時(shi)間離(li)散(san)濾波(bo)器確定系數。

關于(yu)波束(shu)成(cheng)形(xing)和信號驅(qu)動(dong)的(de)(de)(de)(de)文(wen)獻幾乎僅涉及在(zai)頻(pin)(pin)域內的(de)(de)(de)(de)驅(qu)動(dong)權重(zhong)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)。在(zai)此上下文(wen)中，一個(ge)(ge)(ge)隱含(han)的(de)(de)(de)(de)假設是(shi)(shi)時域內的(de)(de)(de)(de)fir濾(lv)(lv)波器(qi)通過(guo)稱為fft的(de)(de)(de)(de)逆離(li)散(san)傅立葉變換(huan)(dft)來確定(ding)。這種方法可(ke)以(yi)被(bei)解釋為頻(pin)(pin)率(lv)采樣(yang)設計(ji)[smi11，lyo11]，非常簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)濾(lv)(lv)波器(qi)設計(ji)方法，其(qi)具有各種缺點(dian)：濾(lv)(lv)波器(qi)的(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)必須在(zai)上至采樣(yang)頻(pin)(pin)率(lv)的(de)(de)(de)(de)整個(ge)(ge)(ge)時間離(li)散(san)頻(pin)(pin)率(lv)軸(zhou)上在(zai)等距離(li)光(guang)柵內被(bei)指示。如(ru)果不能(neng)為各個(ge)(ge)(ge)頻(pin)(pin)域(例如(ru)，其(qi)中令人滿意的(de)(de)(de)(de)定(ding)向效率(lv)是(shi)(shi)不可(ke)能(neng)的(de)(de)(de)(de)非常低的(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)或者其(qi)中由于(yu)空間混(hun)疊而不能(neng)發(fa)生發(fa)射的(de)(de)(de)(de)定(ding)點(dian)(pin-pointed)影響(xiang)的(de)(de)(de)(de)高頻(pin)(pin)率(lv))的(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)提供合理的(de)(de)(de)(de)定(ding)義，將存在(zai)結果產生的(de)(de)(de)(de)fir濾(lv)(lv)波器(qi)不能(neng)被(bei)使(shi)用的(de)(de)(de)(de)風險(例如(ru)，由于(yu)頻(pin)(pin)率(lv)采樣(yang)點(dian)之間的(de)(de)(de)(de)強波動(dong)導致的(de)(de)(de)(de)在(zai)特定(ding)頻(pin)(pin)率(lv)處的(de)(de)(de)(de)過(guo)度(du)增(zeng)益值等)。

結果產生(sheng)的(de)fir濾(lv)波器在由dft給(gei)出(chu)的(de)頻(pin)率光柵內精確地映射所定(ding)義的(de)頻(pin)率響應；但是，頻(pin)率響應可以采用(yong)光柵點之間的(de)任何值(zhi)。這經常導致(zhi)表現(xian)出(chu)結果產生(sheng)的(de)頻(pin)率響應的(de)激烈振蕩的(de)不(bu)切(qie)實際的(de)設計。

此外，在頻率(lv)采樣(yang)設計中，fir濾(lv)波器的長度自動地由所定義的頻率(lv)響應的分辨率(lv)而造成(反(fan)之(zhi)亦(yi)然)。

利用頻(pin)率采樣(yang)設計創建(jian)的(de)濾(lv)波器(qi)傾向于時(shi)域混(hun)疊，即(ji)脈(mo)沖響應的(de)周期性卷(juan)積(例(li)如，[smi11])。為(wei)此，可能必(bi)須使用諸如dft的(de)零填(tian)充(zero-padding)或(huo)所生成的(de)fir濾(lv)波器(qi)的(de)加窗(chuang)的(de)附加技術。

替代方法(fa)包括在(zai)一階(jie)段(one-stage)過程中直接在(zai)時(shi)(shi)域內確定(ding)fir系(xi)數(shu)[mdk11]。在(zai)這(zhe)個(ge)(ge)上下文中，用于(yu)所(suo)(suo)定(ding)義的(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)光(guang)柵(zha)的(de)(de)(de)陣列(lie)的(de)(de)(de)發射行為被(bei)直接表示為所(suo)(suo)有換能器(qi)(qi)(qi)(qi)(例如(ru)，揚聲器(qi)(qi)(qi)(qi)/麥克風(feng)(feng))的(de)(de)(de)fir系(xi)數(shu)的(de)(de)(de)函數(shu)，并且被(bei)公式化為單個(ge)(ge)優化問題(ti)，其(qi)求解(jie)同時(shi)(shi)確定(ding)所(suo)(suo)有波(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)形濾波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)最(zui)佳濾波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)系(xi)數(shu)。這(zhe)里的(de)(de)(de)問題(ti)是優化程度(du)(du)的(de)(de)(de)問題(ti)，既(ji)與(yu)(yu)要被(bei)優化的(de)(de)(de)變量的(de)(de)(de)數(shu)量(濾波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)長(chang)度(du)(du)乘以(yi)(yi)波(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)形濾波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)數(shu)量)有關又與(yu)(yu)定(ding)義方程的(de)(de)(de)維(wei)度(du)(du)，并且可能地，次(ci)要條(tiao)件(jian)(jian)有關。后面的(de)(de)(de)維(wei)度(du)(du)通(tong)常與(yu)(yu)頻(pin)率(lv)光(guang)柵(zha)點的(de)(de)(de)數(shu)量以(yi)(yi)及(ji)以(yi)(yi)其(qi)建(jian)立期望波(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)形器(qi)(qi)(qi)(qi)響應的(de)(de)(de)空間分(fen)辨率(lv)兩者(zhe)成(cheng)比例。由于(yu)這(zhe)種快(kuai)速(su)增加的(de)(de)(de)復(fu)雜性(xing)，這(zhe)種方法(fa)限于(yu)具有少量元件(jian)(jian)的(de)(de)(de)陣列(lie)和(he)(he)非常小的(de)(de)(de)濾波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)階(jie)數(shu)。例如(ru)，使用[msk11]包括六(liu)個(ge)(ge)元件(jian)(jian)和(he)(he)具有濾波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)長(chang)度(du)(du)為8的(de)(de)(de)麥克風(feng)(feng)陣列(lie)。

技術實現要素：

本發明的目的是提供(gong)一種為換能器(qi)(qi)陣列的波束成(cheng)形濾波器(qi)(qi)計算fir濾波器(qi)(qi)系數的概念，所述(shu)概念就例如(ru)所實現的波束成(cheng)形質量與所涉及(ji)的計算開(kai)銷之間的比率(lv)而(er)言(yan)更有效。

此目的(de)是通過所附(fu)獨立權利要(yao)求的(de)主題實現的(de)。

本(ben)申請(qing)所基于(yu)的(de)(de)(de)(de)一個構想在(zai)于(yu)已(yi)經(jing)發現，為(wei)諸如麥(mai)克風或(huo)(huo)揚(yang)聲器(qi)(qi)陣列(lie)的(de)(de)(de)(de)換能器(qi)(qi)陣列(lie)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)fir濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)系(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)有(you)效性(xing)例(li)如在(zai)所述計(ji)(ji)算(suan)(suan)在(zai)兩(liang)個階段中(zhong)(zhong)執(zhi)行時可被增加；即(ji)，一方(fang)面通過計(ji)(ji)算(suan)(suan)預定頻(pin)率光柵內(nei)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)頻(pin)域(yu)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)權(quan)重，即(ji)描(miao)述頻(pin)域(yu)內(nei)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)傳遞函數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)數(shu)(shu)和/或(huo)(huo)在(zai)每種(zhong)情況下用(yong)于(yu)各(ge)個頻(pin)率或(huo)(huo)用(yong)于(yu)具有(you)各(ge)個頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)正(zheng)弦輸入信號，以(yi)(yi)便獲得用(yong)于(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)目(mu)標頻(pin)率響(xiang)應，使得將波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)應用(yong)于(yu)陣列(lie)近似(si)期(qi)望定向選(xuan)擇性(xing)，以(yi)(yi)及隨后通過為(wei)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)fir濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)系(xi)(xi)數(shu)(shu)，即(ji)描(miao)述時域(yu)內(nei)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)脈沖響(xiang)應的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)數(shu)(shu)，使得波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率響(xiang)應近似(si)中(zhong)(zhong)間頻(pin)率響(xiang)應。兩(liang)階段系(xi)(xi)統能夠實現對如由fir濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)系(xi)(xi)數(shu)(shu)所描(miao)述的(de)(de)(de)(de)脈沖響(xiang)應的(de)(de)(de)(de)直接傅立葉變換造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率分辨率的(de)(de)(de)(de)獨立選(xuan)擇。此(ci)外(wai)，在(zai)頻(pin)域(yu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)束(shu)(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)驅動權(quan)重的(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)中(zhong)(zhong)和在(zai)時域(yu)fir濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)系(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)中(zhong)(zhong)，都可以(yi)(yi)定義(yi)特(te)定次要(yao)條(tiao)件，以(yi)(yi)便以(yi)(yi)定點的(de)(de)(de)(de)方(fang)式影(ying)響(xiang)各(ge)個計(ji)(ji)算(suan)(suan)。

附圖說明

本發(fa)明的有利實施方(fang)式是從屬權利要求的主題(ti)。下面將參考附圖更詳細地解釋本申請(qing)的優(you)選(xuan)實施例(li)，其中：

圖1示(shi)出了具有對其可(ke)使(shi)用本申請的(de)(de)(de)實施例的(de)(de)(de)波(bo)束成形濾波(bo)器的(de)(de)(de)揚(yang)聲器陣列的(de)(de)(de)示(shi)意(yi)性(xing)框(kuang)圖；

圖2示出(chu)了具有對其可(ke)使用(yong)本申請的(de)(de)實施例的(de)(de)波束成形濾波器的(de)(de)麥克風陣列的(de)(de)示意(yi)性框圖；

圖3示出了根據實施例的(de)用于為波束成形濾(lv)波器計算fir濾(lv)波器系數的(de)設備的(de)框圖；

圖4示意性(xing)地示出，根據(ju)圖3中的實施例，波(bo)束成(cheng)形(xing)濾(lv)波(bo)器的目標頻率(lv)響應的基于優化(hua)的計算如何通過(guo)dsb設計的建(jian)模被逐步執行；

圖5示(shi)意性(xing)地示(shi)出，根據實(shi)施例(li)，布(bu)置(zhi)在兩個(ge)計(ji)算(suan)裝置(zhi)之間(jian)的圖3中的修改(gai)裝置(zhi)如何使得(de)優化(hua)目標更適于(yu)在第二(er)計(ji)算(suan)裝置(zhi)內執行的時域優化(hua)；

圖6示(shi)意(yi)性(xing)地(di)示(shi)出，根據實施(shi)例(li)，利用相位調平(ping)(phaseleveling)在圖3的(de)(de)延(yan)遲適配(pei)模塊內(nei)移除的(de)(de)延(yan)遲如何可以被重新積分到所計算的(de)(de)fir濾波(bo)器系數中；及

圖(tu)7示(shi)意性(xing)地示(shi)出(chu)，根據用于在圖(tu)3的(de)(de)(de)第一(yi)計算(suan)裝置中執(zhi)行目(mu)標(biao)(biao)頻率響應(ying)計算(suan)的(de)(de)(de)混合方(fang)法(fa)，目(mu)標(biao)(biao)頻率響應(ying)如(ru)何由低頻段中的(de)(de)(de)優化分量和(he)高頻段中的(de)(de)(de)dsb傳遞函數組成。

具體實施方式

圖1初始地示出揚聲器12的陣列10的示例，通過應用波束成形濾波器(bff)14使得揚聲器12的陣列10例如展現期望定向選擇性，即在特定方向16上發射。在圖1中，使用了索引，例如，用于對各個揚聲器12進行彼此區分。揚聲器12的數量n可以是兩個或更多個。如從圖1中可以看到，每個揚聲器12n(其中i＝1...n)具有在其上游連接的波束成形濾波器14n，其對對應的揚聲器輸入信號進行濾波。特別地，揚聲器12n在此經由其對應的波束成形濾波器14n連接到公共音頻輸入18。這意味著所有揚聲器12n獲得相同的音頻信號，但是，該音頻信號被各個波束成形濾波器14n濾波。在輸入18處的音頻信號s()是由音頻樣本序列組成的時間離散音頻信號，以及波束成形濾波器14n被設計為fir濾波器并且因此將音頻信號與各個波束成形濾波器14n的脈沖響應進行卷積，所述脈沖響應由各個波束成形濾波器14n的fir濾波器系數定義。例如，如果輸入18處的音頻信號由該音頻樣本序列s(k)描述，則用于各個揚聲器12n的結果產生的經濾波的揚聲器信號可以(yi)被描述為，例如(ru)：

其中是具有fir階數和/或濾波器長度的(de)fir濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)14n的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)系數。

fir系數計算的(de)(de)(de)技術(shu)在(zai)(zai)于，揚聲(sheng)(sheng)器陣列(lie)10在(zai)(zai)輸(shu)入18處以(yi)期(qi)(qi)(qi)望定(ding)(ding)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)選(xuan)擇(ze)(ze)性(例如(ru)(ru)(ru)，在(zai)(zai)期(qi)(qi)(qi)望方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)16上(shang))發(fa)射(she)音(yin)頻信號。在(zai)(zai)該(gai)上(shang)下文中，圖1僅(jin)通過(guo)示例的(de)(de)(de)方(fang)(fang)式繪出了揚聲(sheng)(sheng)器12n被等距離(li)地(di)布(bu)(bu)(bu)置(zhi)成(cheng)一條線，并且(qie)陣列(lie)10是(shi)揚聲(sheng)(sheng)器的(de)(de)(de)線性陣列(lie)。但是(shi)，揚聲(sheng)(sheng)器的(de)(de)(de)二維布(bu)(bu)(bu)置(zhi)也是(shi)可(ke)行的(de)(de)(de)，就(jiu)像揚聲(sheng)(sheng)器12在(zai)(zai)陣列(lie)10中的(de)(de)(de)非均勻(yun)分布(bu)(bu)(bu)以(yi)及就(jiu)像與(yu)沿著直線和/或平面的(de)(de)(de)布(bu)(bu)(bu)置(zhi)偏離(li)的(de)(de)(de)布(bu)(bu)(bu)置(zhi)都是(shi)可(ke)行的(de)(de)(de)。發(fa)射(she)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)16可(ke)以(yi)例如(ru)(ru)(ru)通過(guo)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)16與(yu)揚聲(sheng)(sheng)器12沿其(qi)布(bu)(bu)(bu)置(zhi)的(de)(de)(de)該(gai)直線和/或面的(de)(de)(de)中垂(chui)線的(de)(de)(de)角度偏差來(lai)測量。但是(shi)，這里(li)也存在(zai)(zai)兩種可(ke)能(neng)的(de)(de)(de)變化。例如(ru)(ru)(ru)，可(ke)能(neng)地(di)，發(fa)射(she)優選(xuan)地(di)旨在(zai)(zai)陣列(lie)10上(shang)游的(de)(de)(de)特(te)(te)定(ding)(ding)位置(zhi)處可(ke)聽見。但是(shi)，波(bo)束成(cheng)形濾波(bo)器14n的(de)(de)(de)濾波(bo)器系數h也可(ke)以(yi)甚(shen)(shen)至被更精確地(di)選(xuan)擇(ze)(ze)，使得陣列(lie)10在(zai)(zai)發(fa)射(she)時(shi)的(de)(de)(de)定(ding)(ding)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)特(te)(te)性或定(ding)(ding)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)選(xuan)擇(ze)(ze)性不僅(jin)在(zai)(zai)特(te)(te)定(ding)(ding)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)16上(shang)經歷最大值，而且(qie)滿足其(qi)它期(qi)(qi)(qi)望標(biao)準，諸如(ru)(ru)(ru)角度發(fa)射(she)寬度、在(zai)(zai)最大發(fa)射(she)的(de)(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)16上(shang)的(de)(de)(de)特(te)(te)定(ding)(ding)頻率響(xiang)應(ying)或者甚(shen)(shen)至在(zai)(zai)考慮(lv)包括(kuo)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)16及其(qi)周圍(wei)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)區(qu)域時(shi)的(de)(de)(de)特(te)(te)定(ding)(ding)頻率響(xiang)應(ying)。

下面將描述計算換能器陣列10的波束成形濾波器14n的上述fir濾波器系數的有效方式的實施例。但是，下面所描述的實施例也可適用于計算其它換能器陣列(諸如超聲換能器、天線等)的波束成形濾波器。旨在用于接收的換能器陣列也可以是所述波束成形的對象。例如，下面所描述的實施例也可以應用于設計麥克風陣列的波束成形濾波器，即用于計算它們的fir濾波器系數。圖2示出了這種麥克風陣列。圖2的麥克風陣列也通過示例的方式被提供有附圖標記10，但是至少，由麥克風201...20n組成。關于麥克風的布置，關于圖1的揚聲器12所述的一切也將適用于它們：它們可以沿著線一維地布置或沿著面二維地布置，其中線可以是直的以及面可以是平面，并且也并非需要均勻分布。每個麥克風生成所接收的音頻信號并經由各個波束成形濾波器14n連接到用于輸出所接收的音頻信號s'的公共輸出節點22，使得波束成形濾波器14n的經濾波的音頻信號疊加性地貢獻于音頻信號s'。為此，加法器24被連接在波束成形濾波器14n的輸出和公共輸出節點22之間。波束成形濾波器再次被配置為fir濾波器并且例如根據以下公式從各個麥克風20n的各個音頻信號形成經濾波的音頻信號即

其中再次是波(bo)束成形(xing)濾波(bo)器(qi)14n的fir濾波(bo)器(qi)系數。然(ran)后(hou)，根(gen)據(ju)以(yi)下公式，由加法器(qi)24所作出的求(qiu)和產生(sheng)總輸(shu)出信號s'

后續的實施例依次使得圖2的麥克風陣列10包括期望定向選擇性或定向特性，以便主要或排他性地記錄來自特定方向16的聲音的場景，或者對來自特定方向16的聲音的場景敏感，從而它將被反映在輸出信號s'中；方向16可以再次如圖1的情況通過角度偏差或者在二維的情況下通過來自陣列10的中垂線的和θ而(er)被(bei)定義(yi)，并且(qie)期望定向選擇性可(ke)能(neng)比僅僅指示最大靈敏度(du)的方向更精(jing)確，即關于空(kong)間維度(du)或頻率(lv)維度(du)更精(jing)確。

圖3現在(zai)繪(hui)出了用于(yu)計算用于(yu)換(huan)能(neng)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)陣(zhen)(zhen)列的(de)(de)(de)波束成形濾(lv)波器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)fir濾(lv)波器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)系數(shu)的(de)(de)(de)設備的(de)(de)(de)實施例(li)，所述換(huan)能(neng)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)陣(zhen)(zhen)列是諸如例(li)如圖2所示的(de)(de)(de)麥克風陣(zhen)(zhen)列，或者例(li)如圖1所示的(de)(de)(de)揚聲器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)陣(zhen)(zhen)列。

該設備(bei)一般地由30指示(shi)并且可(ke)以(yi)(yi)例如(ru)以(yi)(yi)由計(ji)算機執行的軟件(jian)實施，在這種情(qing)況下(xia)，例如(ru)，下(xia)面所描(miao)述的所有裝置和模塊可(ke)以(yi)(yi)是(shi)計(ji)算機程序的不同部分。但是(shi)，以(yi)(yi)專用硬件(jian)的形(xing)(xing)式(shi)(諸如(ru)以(yi)(yi)asic的形(xing)(xing)式(shi))或以(yi)(yi)可(ke)編程邏(luo)輯電路(lu)(例如(ru)fpga)的形(xing)(xing)式(shi)的實施也是(shi)可(ke)能的。

設備30計算fir濾波器系數32，諸如專門用于陣列10的波束成形濾波器14n的上述為此目的(de)(de)(de)(de)(de)，設(she)備(bei)30包(bao)括用(yong)于(yu)獲(huo)得(de)(de)(de)關(guan)(guan)于(yu)陣(zhen)列(lie)10的(de)(de)(de)(de)(de)信息或(huo)(huo)關(guan)(guan)于(yu)期望定(ding)向(xiang)選(xuan)擇(ze)性的(de)(de)(de)(de)(de)信息的(de)(de)(de)(de)(de)接口。圖3通過示例(li)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式示出(chu)了設(she)備(bei)30從外部源獲(huo)得(de)(de)(de)換(huan)能器(qi)(qi)數(shu)據(ju)34，其(qi)(qi)中換(huan)能器(qi)(qi)數(shu)據(ju)34將在下面通過示例(li)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式更(geng)詳細地(di)描述(shu)，并且(qie)指示換(huan)能器(qi)(qi)元件(jian)(即(ji)，例(li)如(ru)(ru)(ru)，揚聲器(qi)(qi)或(huo)(huo)麥(mai)克(ke)風)的(de)(de)(de)(de)(de)(例(li)如(ru)(ru)(ru))位(wei)置(zhi)(zhi)和(he)(he)(he)(he)朝向(xiang)，以(yi)及(ji)(ji)它們(men)各自的(de)(de)(de)(de)(de)定(ding)向(xiang)選(xuan)擇(ze)性的(de)(de)(de)(de)(de)靈敏度和(he)(he)(he)(he)/或(huo)(huo)發射特性和(he)(he)(he)(he)/或(huo)(huo)頻率響應(ying)。其(qi)(qi)它信息涉及(ji)(ji)期望定(ding)向(xiang)選(xuan)擇(ze)性，例(li)如(ru)(ru)(ru)，圖3示出(chu)了設(she)備(bei)30獲(huo)得(de)(de)(de)指示陣(zhen)列(lie)10的(de)(de)(de)(de)(de)期望定(ding)向(xiang)行為(諸(zhu)如(ru)(ru)(ru)最(zui)(zui)大發射和(he)(he)(he)(he)/或(huo)(huo)靈敏度的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向(xiang))的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)36，以(yi)及(ji)(ji)可(ke)(ke)能更(geng)精確的(de)(de)(de)(de)(de)信息(諸(zhu)如(ru)(ru)(ru)關(guan)(guan)于(yu)上述(shu)最(zui)(zui)大發射/靈敏度的(de)(de)(de)(de)(de)發射行為和(he)(he)(he)(he)/或(huo)(huo)靈敏度)。數(shu)據(ju)36由另外的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)38進行補充，例(li)如(ru)(ru)(ru)，其(qi)(qi)可(ke)(ke)以(yi)從外部對設(she)備(bei)30定(ding)義(yi)并且(qie)涉及(ji)(ji)例(li)如(ru)(ru)(ru)在陣(zhen)列(lie)10的(de)(de)(de)(de)(de)發射和(he)(he)(he)(he)/或(huo)(huo)靈敏度方(fang)向(xiang)上的(de)(de)(de)(de)(de)陣(zhen)列(lie)10的(de)(de)(de)(de)(de)期望傳(chuan)遞(di)特性和(he)(he)(he)(he)/或(huo)(huo)頻率響應(ying)，即(ji)，在一個或(huo)(huo)多(duo)個特定(ding)方(fang)向(xiang)上利(li)用(yong)最(zui)(zui)終fir濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)系(xi)數(shu)設(she)置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)陣(zhen)列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)靈敏度或(huo)(huo)發射強度的(de)(de)(de)(de)(de)頻率相(xiang)依目標(biao)描述(shu)。還可(ke)(ke)以(yi)對設(she)備(bei)30定(ding)義(yi)其(qi)(qi)它信息用(yong)于(yu)計(ji)(ji)算(suan)fir濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)系(xi)數(shu)32，諸(zhu)如(ru)(ru)(ru)與針對實際上設(she)置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)陣(zhen)列(lie)10的(de)(de)(de)(de)(de)實際物理情勢(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)換(huan)能器(qi)(qi)數(shu)據(ju)34的(de)(de)(de)(de)(de)偏差所必須(xu)遵守的(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)fir濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)系(xi)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)健壯性相(xiang)關(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)定(ding)義(yi)，所述(shu)定(ding)義(yi)在圖3中具有附圖標(biao)記40，以(yi)及(ji)(ji)關(guan)(guan)于(yu)頻率限制(zhi)42的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)，其(qi)(qi)用(yong)于(yu)計(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)示例(li)性意義(yi)將在下面進行描述(shu)并且(qie)可(ke)(ke)能與換(huan)能器(qi)(qi)數(shu)據(ju)34有關(guan)(guan)。

應當指出，通(tong)過示(shi)例的(de)方式從外(wai)部可(ke)以(yi)對圖(tu)3的(de)設(she)(she)備(bei)30定(ding)義的(de)所有信息(xi)34至42都是可(ke)選的(de)。設(she)(she)備(bei)30還可(ke)以(yi)為特定(ding)陣列設(she)(she)置(zhi)進行專門配置(zhi)，并且(qie)設(she)(she)備(bei)還可(ke)能被(bei)專門配置(zhi)用(yong)于其它數(shu)據的(de)某些設(she)(she)置(zhi)。在輸入選項(xiang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，所述輸入選項(xiang)可(ke)以(yi)例如經由(you)輸入接口(諸如經由(you)計(ji)(ji)算(suan)機(ji)的(de)用(yong)戶輸入接口或計(ji)(ji)算(suan)機(ji)的(de)讀取接口)來實施，使得例如一個或一些特定(ding)文件的(de)數(shu)據被(bei)讀取。

圖3的設備包括第一計算裝置44和第二計算裝置46。第一計算裝置44計算波束成形濾波器的頻域濾波器權重，即波束成形濾波器的傳遞函數的復值樣本。它們用于建立用于波束成形濾波器的目標頻率響應。特別地，第一計算裝置44在由特定的、不一定相互等距的頻率ω1...ωk定義的頻率光柵內計算頻域驅動權重，使得它們描述波束成形濾波器的傳遞函數其在將(jiang)這種波(bo)束成形濾(lv)波(bo)器(qi)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)陣列10中近似(si)期望(wang)定(ding)(ding)(ding)向選擇性。下面給(gei)出對第一計算裝置(zhi)為此(ci)目(mu)的(de)(de)(de)而使用(yong)(yong)適(shi)當的(de)(de)(de)優化(hua)(hua)算法(fa)(例(li)如，求(qiu)解線性、平方或凸優化(hua)(hua)問題(ti)的(de)(de)(de)方法(fa))的(de)(de)(de)效果的(de)(de)(de)描述。頻率光(guang)柵(zha)可以例(li)如根(gen)據置(zhi)于(yu)波(bo)束成形應(ying)用(yong)(yong)上的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(諸(zhu)如置(zhi)于(yu)特定(ding)(ding)(ding)頻域(yu)內的(de)(de)(de)所定(ding)(ding)(ding)義(yi)的(de)(de)(de)發(fa)射(she)的(de)(de)(de)精確程度上的(de)(de)(de)不(bu)同要(yao)求(qiu))或者根(gen)據其它(ta)要(yao)求(qiu)(例(li)如，關于(yu)下面提(ti)到的(de)(de)(de)后續fir時域(yu)設計方法(fa)，諸(zhu)如依賴于(yu)用(yong)(yong)于(yu)定(ding)(ding)(ding)義(yi)期望(wang)頻率響應(ying)的(de)(de)(de)必要(yao)采(cai)樣(yang)率)來選擇。

雖然第一計算裝置44因此描述波束成形濾波器在頻率ω上的傳遞函數和/或計(ji)算(suan)傳遞函數(shu)(shu)，即在例如特定(ding)節點ω1...ωk處，第二計(ji)算(suan)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)46旨(zhi)在確定(ding)描(miao)述波(bo)束(shu)成形濾(lv)(lv)波(bo)器的(de)(de)脈沖(chong)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)的(de)(de)波(bo)束(shu)成形濾(lv)(lv)波(bo)器的(de)(de)那些fir濾(lv)(lv)波(bo)器系(xi)(xi)數(shu)(shu)。第二計(ji)算(suan)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)46執(zhi)行計(ji)算(suan)，使得如經由傳遞函數(shu)(shu)和脈沖(chong)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)之(zhi)間的(de)(de)連接(jie)而與fir濾(lv)(lv)波(bo)器系(xi)(xi)數(shu)(shu)對應(ying)的(de)(de)波(bo)束(shu)成形濾(lv)(lv)波(bo)器的(de)(de)頻率響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)近似由第一(yi)計(ji)算(suan)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)44定(ding)義的(de)(de)目標頻率響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)。根據后續的(de)(de)實(shi)施描(miao)述，第二計(ji)算(suan)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)46也使用優(you)化，其又可以被(bei)配置(zhi)(zhi)為(wei)求解線性、平方或凸優(you)化問題的(de)(de)方法。

下面將針對可能的實施情況更詳細地描述圖3的設備30的操作模式。該描述還涉及各種實施可能性。根據一種實施可能性，第一計算裝置44通過求解第一優化問題來執行計算，根據其，如由頻域驅動權重造成的陣列的定向選擇性和可以由數據34和/或38定義的期望定向選擇性之間的偏差被最小化。如圖3所示，為此目的，第一計算裝置44可以使用健壯性定義40作為優化問題的次要條件，并且換能器數據34用于設置或定義優化變量(即一方面頻域驅動權重以及另一方面結果產生的定向選擇性)之間的連接。接下來的描述將討論第二計算裝置46的可能實施，這將導致第二計算裝置也可以求解優化問題以便執行計算。根據作為第二計算裝置46的基礎的第二優化問題，與目標頻率響應的偏差在頻域內被最小化。如前所述，待被第二計算裝置46計算的fir濾波器系數與脈沖響應對應，并且根據以下實施例，裝置46通過優化來嘗試計算它們，使得與所述脈沖響應對應的傳遞函數盡可能地近似如已由第一計算裝置44計算出的傳遞函數從接下來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)描(miao)(miao)述中將變(bian)得清楚的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是，在(zai)計(ji)(ji)算裝(zhuang)置(zhi)46的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優(you)(you)化中，為這種優(you)(you)化專門(men)提供(gong)并(bing)由數(shu)(shu)據42定(ding)義的(de)(de)(de)(de)(de)(de)次要條件可(ke)(ke)被有利地(di)加(jia)以考(kao)(kao)慮。接下來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)描(miao)(miao)述還(huan)將討論目(mu)(mu)標(biao)頻(pin)(pin)率(lv)響應(ying)修(xiu)(xiu)改(gai)(gai)(gai)裝(zhuang)置(zhi)48，該目(mu)(mu)標(biao)頻(pin)(pin)率(lv)響應(ying)修(xiu)(xiu)改(gai)(gai)(gai)裝(zhuang)置(zhi)48被可(ke)(ke)選地(di)提供(gong)于(yu)兩個(ge)(ge)計(ji)(ji)算裝(zhuang)置(zhi)44和46之(zhi)間(jian)并(bing)且可(ke)(ke)能(neng)在(zai)已由第一(yi)計(ji)(ji)算裝(zhuang)置(zhi)44確定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)束成形濾(lv)(lv)波(bo)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)(mu)標(biao)頻(pin)(pin)率(lv)響應(ying)被第二計(ji)(ji)算裝(zhuang)置(zhi)46用作近似(si)目(mu)(mu)標(biao)之(zhi)前修(xiu)(xiu)改(gai)(gai)(gai)波(bo)束成形濾(lv)(lv)波(bo)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)(mu)標(biao)頻(pin)(pin)率(lv)響應(ying)。將描(miao)(miao)述各種修(xiu)(xiu)改(gai)(gai)(gai)可(ke)(ke)能(neng)性(xing)。它(ta)們用于(yu)避免在(zai)由計(ji)(ji)算裝(zhuang)置(zhi)46進(jin)行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)fir濾(lv)(lv)波(bo)器系數(shu)(shu)32的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算或者(zhe)甚至質量方(fang)面較差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)fir濾(lv)(lv)波(bo)器系數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有效性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)損失。根據一(yi)個(ge)(ge)修(xiu)(xiu)改(gai)(gai)(gai)可(ke)(ke)能(neng)性(xing)，設備30還(huan)可(ke)(ke)能(neng)包(bao)括可(ke)(ke)選的(de)(de)(de)(de)(de)(de)修(xiu)(xiu)改(gai)(gai)(gai)裝(zhuang)置(zhi)50，用于(yu)修(xiu)(xiu)改(gai)(gai)(gai)已由第二計(ji)(ji)算裝(zhuang)置(zhi)46計(ji)(ji)算的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)fir濾(lv)(lv)波(bo)器系數(shu)(shu)，從而各個(ge)(ge)修(xiu)(xiu)改(gai)(gai)(gai)被加(jia)以考(kao)(kao)慮。在(zai)下文中，圖3還(huan)通過示例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式描(miao)(miao)述了用于(yu)第一(yi)計(ji)(ji)算裝(zhuang)置(zhi)44和目(mu)(mu)標(biao)頻(pin)(pin)率(lv)響應(ying)修(xiu)(xiu)改(gai)(gai)(gai)裝(zhuang)置(zhi)48的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模塊(kuai)(kuai)化設置(zhi)，但是各個(ge)(ge)模塊(kuai)(kuai)化設置(zhi)只是示例性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

如(ru)以上已經(jing)概(gai)述的(de)(de)，圖(tu)3的(de)(de)設(she)備30可以使(shi)用(yong)優化問題的(de)(de)求解方(fang)案用(yong)于找到用(yong)于波(bo)束成形濾(lv)波(bo)器的(de)(de)時(shi)(shi)域(yu)(yu)fir濾(lv)波(bo)器和(he)/或fir濾(lv)波(bo)器系數。利用(yong)基于優化的(de)(de)濾(lv)波(bo)器設(she)計(ji)方(fang)法(fa)的(de)(de)時(shi)(shi)域(yu)(yu)fir濾(lv)波(bo)器計(ji)算(suan)將如(ru)下所述地避(bi)免頻(pin)率(lv)采樣設(she)計(ji)的(de)(de)缺點以及例如(ru)對于如(ru)在本申請(qing)的(de)(de)介(jie)紹部分中已描述的(de)(de)濾(lv)波(bo)器的(de)(de)直(zhi)接時(shi)(shi)域(yu)(yu)設(she)計(ji)的(de)(de)復(fu)雜性并且因此置于計(ji)算(suan)時(shi)(shi)間和(he)諸(zhu)如(ru)主(zhu)存(cun)儲器的(de)(de)資源(yuan)上的(de)(de)要求。根據(ju)圖(tu)3，設(she)計(ji)波(bo)束成形濾(lv)波(bo)器由第(di)一(yi)和(he)第(di)二計(ji)算(suan)裝置44和(he)46在兩(liang)階段過程(cheng)中執行：

-在(zai)(zai)由第一(yi)(yi)計(ji)算裝置44提(ti)供的(de)第一(yi)(yi)階段中(zhong)，頻(pin)(pin)(pin)域內(nei)的(de)波(bo)束(shu)成形(xing)驅(qu)動濾波(bo)器bff的(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)響應(ying)被設計(ji)為(wei)在(zai)(zai)所定義的(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)光柵(zha)ωk內(nei)，該(gai)(gai)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)光柵(zha)建立了(le)某種頻(pin)(pin)(pin)率(lv)分辨率(lv)，諸如(ru)δω＝ωk-ωk-1。但(dan)是，該(gai)(gai)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)光柵(zha)不需要被選擇(ze)為(wei)等距的(de)，而也可(ke)以是不均勻的(de)。在(zai)(zai)這(zhe)種上(shang)下文中(zhong)，可(ke)以返回在(zai)(zai)文獻中(zhong)描(miao)述的(de)波(bo)束(shu)成形(xing)技術。可(ke)以使用優(you)化(hua)。這(zhe)種頻(pin)(pin)(pin)域優(you)化(hua)方法在(zai)(zai)例如(ru)[msk09]中(zhong)描(miao)述。

-在由第二計算裝置46提供的第二階段中，如第一階段所定義的，通過計算所述fir濾波器的fir濾波器系數為每個(ge)波(bo)(bo)束成形(xing)驅動濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)bffn從其(qi)目標頻(pin)率(lv)(lv)(lv)響(xiang)應(ying)生成fir濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)。這(zhe)里也可以(yi)(yi)(yi)使用優(you)化方法(fa)，以(yi)(yi)(yi)便實現(xian)用于給定fir濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)布(bu)置的(de)(de)期望頻(pin)率(lv)(lv)(lv)響(xiang)應(ying)的(de)(de)最佳近(jin)似、可自由選擇的(de)(de)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)標準(zhun)以(yi)(yi)(yi)及(ji)可能的(de)(de)多個(ge)附加次(ci)要條件(jian)。通過例如fir濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)nyquist頻(pin)率(lv)(lv)(lv)除以(yi)(yi)(yi)fir濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)長(chang)度的(de)(de)一半(ban)建(jian)立(li)fir濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)設計(ji)的(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)(lv)分辨率(lv)(lv)(lv)，或者(zhe)更準(zhun)確地說(shuo)，其(qi)中實施波(bo)(bo)束成形(xing)器(qi)(qi)并(bing)且因此也實施fir濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)時間-離散系統(tong)的(de)(de)nyquist頻(pin)率(lv)(lv)(lv)(采樣率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)一半(ban))可被選擇以(yi)(yi)(yi)與頻(pin)域(yu)分辨率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)(lv)分辨率(lv)(lv)(lv)進(jin)行區(qu)分。

根據隨后描述的實施(shi)，由設備30實施(shi)的濾波(bo)器設計過程(cheng)提供多(duo)個相(xiang)關的個別措施(shi)和準(zhun)備。總之，它們使得能夠生成特別穩定、健壯的驅動濾波(bo)器和/或波(bo)束成形(xing)濾波(bo)器。現在(zai)將(jiang)詳(xiang)細描述設備30的操作模式(shi)。但是，依賴于應用(yong)的情(qing)況，也可(ke)以省略措施(shi)中一些個別措施(shi)。

如上面(mian)已經提到的(de)(de)(de)(de)，換(huan)(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)質(zhi)，即例如麥克(ke)風和/或(huo)揚(yang)聲(sheng)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)質(zhi)，在(zai)(zai)由(you)計算(suan)裝置44進行的(de)(de)(de)(de)第一計算(suan)中被加(jia)以(yi)(yi)考慮。換(huan)(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)數(shu)(shu)(shu)據(ju)34描述了通(tong)常從測(ce)量(liang)或(huo)從建模(mo)(例如，模(mo)擬(ni))中獲得的(de)(de)(de)(de)換(huan)(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)質(zhi)。換(huan)(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)數(shu)(shu)(shu)據(ju)34可(ke)以(yi)(yi)表示例如來自(zi)(在(zai)(zai)揚(yang)聲(sheng)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下)或(huo)到(在(zai)(zai)傳感器(qi)(qi)(qi)和/或(huo)麥克(ke)風的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下)房間內的(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)換(huan)(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)(xiang)相依和頻率相依的(de)(de)(de)(de)傳遞函數(shu)(shu)(shu)。例如，計算(suan)裝置44的(de)(de)(de)(de)模(mo)塊52可(ke)以(yi)(yi)執行定向(xiang)(xiang)特性(xing)(xing)內插，例如換(huan)(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)數(shu)(shu)(shu)據(ju)34的(de)(de)(de)(de)內插，以(yi)(yi)便能(neng)(neng)夠(gou)實(shi)現來自(zi)/到原始數(shu)(shu)(shu)據(ju)34中不(bu)包含(han)的(de)(de)(de)(de)，即在(zai)(zai)原始數(shu)(shu)(shu)據(ju)集內不(bu)包含(han)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)或(huo)者方(fang)向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)換(huan)(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)傳遞函數(shu)(shu)(shu)。

由此獲得的模塊52的換能器數據被用在第一計算裝置44的兩個功能塊(或模塊54和56)中，即，在延遲求和波束成形器模塊和優化模塊56中。通過對于換能器陣列的定向行為的所定義目標，其指定例如在(一個或多個)發射方向上的期望幅度，延遲求和波束成形器模塊54在對于每個換能器n的各個方向上使用陣列的各個換能器的同時計算延遲和幅度權重，即頻率無關幅度，諸如每個換能器12和/或14的時間延遲和增益因子。優化56在頻域內操作。它優化作為優化變量的上面提到的頻域形成系數和/或頻域驅動權重即(ji)頻(pin)率相依幅度(du)。頻(pin)域(yu)驅動權重的(de)(de)(de)(de)(de)后面的(de)(de)(de)(de)(de)優化(hua)56可(ke)以(yi)通過包括特定(ding)換能器(qi)(qi)傳遞(di)函數來改善，尤其(qi)(qi)是在(zai)它們強烈偏(pian)離假定(ding)為(wei)理(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)行為(wei)時，諸(zhu)如(ru)偏(pian)離單極特性(xing)。例如(ru)，通過測量獲得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)換能器(qi)(qi)數據34常(chang)常(chang)包括純延(yan)(yan)(yan)遲，諸(zhu)如(ru)由于(yu)聲傳播造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)，例如(ru)，并且(qie)可(ke)能提供連接在(zai)定(ding)向特性(xing)內插模塊(kuai)52和優化(hua)模塊(kuai)56之間的(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)(yan)(yan)遲提取模塊(kuai)58，用于(yu)去除所(suo)(suo)有換能器(qi)(qi)和/或換能器(qi)(qi)數據的(de)(de)(de)(de)(de)公共(gong)延(yan)(yan)(yan)遲時間。這簡(jian)化(hua)了(le)優化(hua)模塊(kuai)56內的(de)(de)(de)(de)(de)優化(hua)過程，因為(wei)，在(zai)這種情(qing)況(kuang)下，延(yan)(yan)(yan)遲將不再必須包括在(zai)期望優化(hua)目標函數中和/或因為(wei)所(suo)(suo)獲得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)束(shu)成(cheng)形濾波(bo)器(qi)(qi)將不需要補償陣列的(de)(de)(de)(de)(de)所(suo)(suo)述延(yan)(yan)(yan)遲，其(qi)(qi)對于(yu)所(suo)(suo)有換能器(qi)(qi)是公共(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)。從下面的(de)(de)(de)(de)(de)描述中變得(de)顯然(ran)的(de)(de)(de)(de)(de)是，使(shi)用延(yan)(yan)(yan)遲求和塊(kuai)的(de)(de)(de)(de)(de)優點在(zai)于(yu)，通過所(suo)(suo)述塊(kuai)，用于(yu)換能器(qi)(qi)陣列的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率響(xiang)應的(de)(de)(de)(de)(de)設計(ji)定(ding)義(其(qi)(qi)可(ke)以(yi)在(zai)給定(ding)所(suo)(suo)使(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)換能器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下以(yi)高(gao)水平的(de)(de)(de)(de)(de)健壯(zhuang)性(xing)實施)可(ke)以(yi)在(zai)期望發射方向/入射方向上以(yi)高(gao)水平的(de)(de)(de)(de)(de)靈敏度(du)獲得(de)。

應當再(zai)次指(zhi)出，上述的(de)(de)(de)在由計(ji)(ji)(ji)算裝(zhuang)置44所(suo)作出的(de)(de)(de)計(ji)(ji)(ji)算中(zhong)包括(kuo)換(huan)能(neng)器性質僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)是(shi)可(ke)選的(de)(de)(de)，即其(qi)中(zhong)數據34以(yi)(yi)及模塊52和58的(de)(de)(de)定義可(ke)以(yi)(yi)被省略。相(xiang)反，由計(ji)(ji)(ji)算裝(zhuang)置所(suo)作出的(de)(de)(de)計(ji)(ji)(ji)算也可(ke)以(yi)(yi)在理想化的(de)(de)(de)傳遞特性的(de)(de)(de)假(jia)設下執行。另一方面，實(shi)際換(huan)能(neng)器數據34的(de)(de)(de)使用常常使得(de)最終計(ji)(ji)(ji)算出的(de)(de)(de)波束成(cheng)形濾(lv)波器的(de)(de)(de)性能(neng)更好。

期望定向行為和/或波束成形行為的規范是經由根據圖3的數據36來執行的。所述數據36通過描述期望定向特性來形成波束成形器設計的起始點。其例如在揚聲器的情況下描述期望聲音在一個或多個方向或區域中的期望發射，或者在麥克風的情況下描述對來自一個或多個方向或區域的聲音的靈敏度，而在其它方向/區域中的發射和/或對其它方向/區域的靈敏度要盡可能地被抑制。由數據36進行的這種描述例如通過模塊60被轉換成目標模式規范，即，被轉換成期望定向行為的數學公式。由目標模式規范60輸出的目標函數描述例如在各個空間方向或和(he)θ上的期望復(fu)雜聲音發射。目標函數可以(yi)是頻(pin)率無(wu)關的或頻(pin)率相(xiang)依(yi)的，即可以(yi)對于頻(pin)域的不(bu)同頻(pin)率具有不(bu)同的定(ding)義。此(ci)外，定(ding)向行為(wei)的數學公式可以(yi)包括以(yi)下元(yuan)素中的一個(ge)或多個(ge)：

-一(yi)個(ge)或多個(ge)優選的發射方向或點；

-其中僅(jin)允(yun)許所實現的(de)聲音發射以所定(ding)義的(de)方式(通常由最大偏差定(ding)義)偏離期望(wang)聲音發射的(de)方向或區域；

-其中(zhong)沒有給出(chu)關于其聲(sheng)音發射的定義的區(qu)域，其也可(ke)以(yi)被稱為過(guo)渡(du)區(qu)域或空間(jian)“不關心”區(qu)域；

-其中聲音發射將(jiang)被(bei)最小化的區域(yu)(yu)，可選地(di)通過加權函(han)數，以便(bian)適應各個子區域(yu)(yu)的優先級。

一(yi)(yi)般而(er)言(yan)，應當指出，由目標函數描述(shu)的期(qi)望復(fu)雜聲音發(fa)(fa)射(she)不一(yi)(yi)定限于方向。其(qi)它(ta)自(zi)變量(liang)也是可能的，例如，沿著(zhu)線或跨表面/體積的期(qi)望發(fa)(fa)射(she)。

以下(xia)關于(yu)健壯性(xing)定義適用(yong)。在波(bo)束(shu)成形應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上下(xia)文中，健壯性(xing)是指在換(huan)能器(qi)(qi)陣列10或傳(chuan)遞系統(transfersystem)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)(pian)差(cha)(cha)(cha)(cha)(諸(zhu)如(ru)驅動濾波(bo)器(qi)(qi)與(yu)理(li)想(xiang)行(xing)為的(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)(pian)差(cha)(cha)(cha)(cha)、陣列內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)換(huan)能器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)定位誤差(cha)(cha)(cha)(cha)或者與(yu)建模的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)遞行(xing)為的(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)(pian)差(cha)(cha)(cha)(cha))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)僅表現出發射(she)行(xing)為的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)對小量降(jiang)級(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)質(zhi)。例(li)如(ru)，對于(yu)麥克(ke)風陣列經(jing)常采用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)健壯性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)度(du)(du)量是所(suo)謂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)白噪聲(sheng)增(zeng)益[bw01，msk09]，([wng])，其結果如(ru)在入(ru)射(she)方(fang)向(xiang)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)信號(hao)幅(fu)度(du)(du)與(yu)用(yong)于(yu)陣列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)驅動權重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)l2標準(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)商。這種度(du)(du)量顯然也可以應(ying)用(yong)于(yu)揚聲(sheng)器(qi)(qi)陣列[mk07]；在此，期望發射(she)方(fang)向(xiang)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)信號(hao)幅(fu)度(du)(du)采用(yong)入(ru)射(she)方(fang)向(xiang)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)角色。

如以上段(duan)落(luo)中所(suo)示，相對于(yu)驅動權(quan)(quan)重的(de)允許(xu)標(biao)準的(de)在發(fa)射(she)方向(或入(ru)射(she)方向)上的(de)幅度對wng以及因此對健壯性具有(you)(you)直接影(ying)響。類似地(di)，可(ke)以在發(fa)射(she)方向上實(shi)現(xian)的(de)水平(level)依賴于(yu)驅動權(quan)(quan)重的(de)最大容許(xu)量(liang)和換能(neng)器的(de)發(fa)射(she)特性二者(zhe)。因此，有(you)(you)必(bi)要(yao)指定幅度(或者(zhe)期望發(fa)射(she)模式的(de)振幅)，使得(de)滿足對健壯性和對所(suo)實(shi)現(xian)的(de)發(fa)射(she)幅度兩者(zhe)置以的(de)要(yao)求。為(wei)了獲(huo)得(de)用(yong)于(yu)本說明書的(de)良好起點，有(you)(you)可(ke)能(neng)使用(yong)以下方法：

-基于(yu)(yu)期望發射(she)方(fang)向或者關于(yu)(yu)期望定向行為(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)數據(ju)36，在模塊54中(zhong)創(chuang)建用于(yu)(yu)延遲求和波(bo)束(shu)成(cheng)形器(dsb)的(de)(de)(de)(de)(de)驅動濾波(bo)器的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)遞函數。這(zhe)(zhe)意味著(zhu)，在每個換能(neng)器元件的(de)(de)(de)(de)(de)每種情況下，模塊54假設為(wei)僅依賴于(yu)(yu)換能(neng)器的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)和發射(she)方(fang)向并(bing)且(qie)僅包括頻(pin)率(lv)無關增益值(zhi)(zhi)(zhi)和頻(pin)率(lv)無關延遲的(de)(de)(de)(de)(de)簡單濾波(bo)器。基于(yu)(yu)期望定向行為(wei)36并(bing)且(qie)在考慮換能(neng)器數據(ju)34的(de)(de)(de)(de)(de)同時，對(dui)于(yu)(yu)每個換能(neng)器僅由模塊54計算這(zhe)(zhe)種頻(pin)率(lv)無關值(zhi)(zhi)(zhi)。因(yin)(yin)此(ci)，dsb基本上對(dui)應于(yu)(yu)圖(tu)1和圖(tu)2的(de)(de)(de)(de)(de)設置(zhi)；但是(shi)，使(shi)用更(geng)簡單的(de)(de)(de)(de)(de)bff，即執行時間延遲和頻(pin)率(lv)無關增益的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)種bff。雖然這(zhe)(zhe)種dsb的(de)(de)(de)(de)(de)定向效率(lv)對(dui)于(yu)(yu)低頻(pin)尤其小(xiao)，但是(shi)這(zhe)(zhe)種dsb表現(xian)出高wng值(zhi)(zhi)(zhi)并(bing)且(qie)因(yin)(yin)此(ci)具(ju)有良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)健壯性(xing)。

-基于這(zhe)種dsb驅動濾波器(qi)(qi)設(she)置(對(dui)于每個(ge)換(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)元件(jian)僅由(you)頻率無關(guan)增益(yi)值和(he)頻率無關(guan)延遲組(zu)成)，計算(suan)/模擬(ni)陣列在期(qi)望發(fa)射(she)方向(xiang)上的(de)發(fa)射(she)。如已經提到的(de)，來自(zi)數據34的(de)建模的(de)或測得(de)的(de)換(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)特(te)性被引入(ru)由(you)模塊54所作(zuo)出的(de)對(dui)于每個(ge)換(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)元件(jian)的(de)這(zhe)些頻率無關(guan)值對(dui)的(de)計算(suan)中。

-在(zai)(zai)發射方向(xiang)上由(you)模塊54的(de)(de)(de)dsb驅動濾(lv)波器(qi)設置(zhi)造(zao)(zao)成的(de)(de)(de)換能器(qi)陣(zhen)列的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)響(xiang)應可(ke)(ke)以被(bei)稱(cheng)為參(can)考頻(pin)(pin)率(lv)(lv)響(xiang)應(或幅度響(xiang)應)并且可(ke)(ke)以在(zai)(zai)由(you)計算裝置(zhi)44所作(zuo)出的(de)(de)(de)計算的(de)(de)(de)后續步驟中(zhong)使用(yong)。這種方法的(de)(de)(de)優(you)點在(zai)(zai)于(yu)，由(you)此(ci)，存在(zai)(zai)對換能器(qi)陣(zhen)列可(ke)(ke)以在(zai)(zai)用(yong)于(yu)個(ge)別換能器(qi)的(de)(de)(de)所定義的(de)(de)(de)最(zui)大調制值內實施(shi)的(de)(de)(de)幅度的(de)(de)(de)定義，并且其(qi)(由(you)于(yu)它由(you)dsb設計造(zao)(zao)成)表現出良好(hao)(hao)的(de)(de)(de)健壯性(xing)性(xing)質(zhi)，或者可(ke)(ke)以被(bei)設計為表現出良好(hao)(hao)的(de)(de)(de)健壯性(xing)性(xing)質(zhi)。

根據圖3的(de)(de)(de)(de)(de)示例，計算裝(zhuang)置(zhi)44包括另一模(mo)塊(kuai)(kuai)，即，模(mo)塊(kuai)(kuai)58，其基于模(mo)塊(kuai)(kuai)54的(de)(de)(de)(de)(de)所獲得的(de)(de)(de)(de)(de)參(can)(can)考(kao)幅度(du)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)結合對(dui)(dui)(dui)期望頻(pin)率(lv)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)定義來(lai)確定換(huan)能器陣列(lie)在(zai)(zai)發射方(fang)向(xiang)(xiang)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)終規范38。這意味著用于確定模(mo)塊(kuai)(kuai)58的(de)(de)(de)(de)(de)起始點由換(huan)能器陣列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)構(gou)成，如(ru)迄今為止由模(mo)塊(kuai)(kuai)54的(de)(de)(de)(de)(de)dsb值(zhi)所確定的(de)(de)(de)(de)(de)那(nei)樣，即，通過利(li)用在(zai)(zai)對(dui)(dui)(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)方(fang)向(xiang)(xiang)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)dsb值(zhi)對(dui)(dui)(dui)換(huan)能器陣列(lie)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)那(nei)個(ge)頻(pin)率(lv)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)。基于這個(ge)幅度(du)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)，由模(mo)塊(kuai)(kuai)58執行修改。例如(ru)，對(dui)(dui)(dui)參(can)(can)考(kao)幅度(du)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)執行修改，以便均衡例如(ru)頻(pin)率(lv)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)。而(er)且，通過相對(dui)(dui)(dui)于參(can)(can)考(kao)幅度(du)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)減小在(zai)(zai)發射方(fang)向(xiang)(xiang)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)幅度(du)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)，陣列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)定向(xiang)(xiang)效率(lv)可(ke)以在(zai)(zai)某個(ge)限度(du)內(或(huo)者全局地或(huo)者針(zhen)對(dui)(dui)(dui)特定頻(pin)率(lv))增加。在(zai)(zai)這個(ge)上(shang)下文中，dsb參(can)(can)考(kao)設計及(ji)其wng值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)使用允許對(dui)(dui)(dui)最(zui)終設計規范的(de)(de)(de)(de)(de)健壯性性質的(de)(de)(de)(de)(de)公平評(ping)估。

在(zai)(zai)應用的(de)可(ke)選示例(li)中，心(xin)理(li)聲(sheng)學發現被引入頻(pin)率響應確定58中。在(zai)(zai)這(zhe)個上下文中，例(li)如，可(ke)以(yi)利用如下發現：信號(hao)的(de)特定頻(pin)域(yu)對(dui)于(yu)聲(sheng)音事件的(de)感(gan)知(zhi)更重(zhong)要以(yi)及(ji)因此由于(yu)較少定向而(er)不(bu)(bu)(bu)太(tai)(tai)有利的(de)在(zai)(zai)其它頻(pin)率域(yu)中的(de)發射(she)(she)可(ke)以(yi)通過(guo)具體地升(sheng)高(gao)所述(shu)頻(pin)域(yu)得到補償或者被渲染(ran)成(cheng)不(bu)(bu)(bu)太(tai)(tai)容(rong)易感(gan)知(zhi)的(de)。在(zai)(zai)這(zhe)里應當指出，這(zhe)種均衡與信號(hao)無關，并且也(ye)僅限于(yu)一個發射(she)(she)特性，即，不(bu)(bu)(bu)基于(yu)各種發射(she)(she)特性或音頻(pin)信號(hao)之間的(de)心(xin)理(li)聲(sheng)學掩蔽(bi)。

基(ji)于(yu)(yu)(yu)已由(you)(you)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)58確定(ding)的(de)(de)用于(yu)(yu)(yu)換(huan)能器(qi)陣列(lie)的(de)(de)特定(ding)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)響應(ying)目標(biao)，然后在(zai)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)56內(nei)執行優(you)(you)(you)化(hua)。在(zai)此，波(bo)束成(cheng)形濾波(bo)器(qi)的(de)(de)設(she)計在(zai)頻(pin)(pin)域內(nei)對多個(ge)(ge)離散(san)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)ωk實現。在(zai)本(ben)申請的(de)(de)上下文中(zhong)，優(you)(you)(you)選地(di)使用基(ji)于(yu)(yu)(yu)凸優(you)(you)(you)化(hua)的(de)(de)優(you)(you)(you)化(hua)方法(fa)[m07，msk09]。關于(yu)(yu)(yu)如(ru)由(you)(you)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)60、54和58基(ji)于(yu)(yu)(yu)數(shu)據36確定(ding)的(de)(de)由(you)(you)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)58定(ding)義或(huo)選擇(ze)的(de)(de)發射特性的(de)(de)優(you)(you)(you)化(hua)，具(ju)體而言是關于(yu)(yu)(yu)可選擇(ze)的(de)(de)誤差標(biao)準(zhun)，例如(ru)，l2(最(zui)小(xiao)二乘法(fa))或(huo)l∞標(biao)準(zhun)(chebyshev，極(ji)小(xiao)化(hua)極(ji)大(da)(minimax)標(biao)準(zhun))，所(suo)述優(you)(you)(you)化(hua)方法(fa)使得最(zui)佳近似成(cheng)為可能。在(zai)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)56中(zhong)執行的(de)(de)優(you)(you)(you)化(hua)的(de)(de)結果(guo)是用于(yu)(yu)(yu)每個(ge)(ge)離散(san)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)復數(shu)驅動(dong)值，使得對于(yu)(yu)(yu)每個(ge)(ge)換(huan)能器(qi)n產(chan)生其它(ta)復數(shu)權重的(de)(de)向量hn(ωk)。任何(he)測得或(huo)建模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)換(huan)能器(qi)數(shu)據，或(huo)數(shu)據34，可以(yi)被引入由(you)(you)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)56求解的(de)(de)優(you)(you)(you)化(hua)問(wen)題中(zhong)，以(yi)便(bian)獲得關于(yu)(yu)(yu)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)響應(ying)和發射特性優(you)(you)(you)化(hua)的(de)(de)驅動(dong)濾波(bo)器(qi)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)響應(ying)hn。此外，基(ji)于(yu)(yu)(yu)優(you)(you)(you)化(hua)的(de)(de)方法(fa)啟用可能涉及所(suo)實現的(de)(de)發射和驅動(dong)權重的(de)(de)許多次要條件。例如(ru)，可以(yi)建立對最(zui)小(xiao)白噪聲增益的(de)(de)限制。類(lei)似地(di)，有可能為驅動(dong)權重建立最(zui)大(da)量，以(yi)便(bian)限制各個(ge)(ge)換(huan)能器(qi)的(de)(de)驅動(dong)。

以說明性方式再次總結上述對第一計算裝置44的操作模式的可能實施的描述，將參考圖4。用于由計算裝置44所作出的計算目標頻率響應的起始點由期望定向選擇性構成，該期望定向選擇性由ω描述并且在圖4中以附圖標記70提供。期望定向選擇性ω在這里通過示例的方式被示為依賴于發射角的函數ω。但是，如上面所指示的，方向相依性也可以以與角度的不同方式定義。而且，圖4通過虛線指示期望定向選擇性70可以關于空間而不是僅在平面內定義。在右上角，圖4指示可以如何定義角度和期(qi)望定(ding)向選擇性(xing)(xing)也可能已經包含(han)頻率(lv)相依(yi)性(xing)(xing)，即，ω可以依(yi)賴于(yu)ω。就此而言，經常提(ti)到“頻率(lv)響應(ying)(ying)”ω，因(yin)為(wei)以方(fang)(fang)向性(xing)(xing)相依(yi)方(fang)(fang)式確定(ding)的(de)(de)(de)頻率(lv)被(bei)衰減更大或(huo)更小的(de)(de)(de)程度(du)。但(dan)是(shi)，這個(ge)頻率(lv)響應(ying)(ying)ω應(ying)(ying)當與如(ru)待被(bei)計算(suan)(suan)裝置44計算(suan)(suan)的(de)(de)(de)用于(yu)各個(ge)波(bo)(bo)束成(cheng)形濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)頻率(lv)響應(ying)(ying)hn(ωk)區分開。兩者都(dou)充(chong)當具有由對ω的(de)(de)(de)依(yi)賴性(xing)(xing)確定(ding)的(de)(de)(de)傳遞(di)函數的(de)(de)(de)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)，但(dan)是(shi)頻率(lv)響應(ying)(ying)ω受(shou)到個(ge)別波(bo)(bo)束成(cheng)形濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)最終計算(suan)(suan)出的(de)(de)(de)頻率(lv)響應(ying)(ying)hn的(de)(de)(de)影響。

如由數據36定義的期望定向選擇性70現在要利用特定換能器陣列來實現。在圖4的右上方，舉例來說，陣列的元件被假設為是揚聲器，但是如已經提到的，例如由諸如麥克風的其它換能器組成的陣列也是可能的。因此，陣列由特定的換能器位置、換能器朝向、換能器頻率響應構成，該頻率響應又可以依賴于發射和/或靈敏度的方向和/或方向相依性，其反過來又可以依賴于頻率。在模塊54中，為每個換能器n確定值對ψn和an，即頻率無關延遲ψ和也與頻率無關的增益值a，使得假設只有這些頻率無關值被應用在換能器n的bff中，定向選擇性ω‘72產生，其依賴于方向，即依賴于并且可選地依賴于并且依賴于頻率，即依賴于ω。執行模塊54中的確定，使得盡可能地實現或近似期望定向選擇性70。當然，這僅在有限程度上是可能的，因為對于每個換能器n僅確定頻率無關的延遲和/或增益。但是，為了彌補這一點，以高水平的健壯性實現定向選擇性ω‘。如已描述的，ω‘72現在充當用于實際期望定向選擇性74的起始點，以預期在稍后的時間點用作優化56的基礎。就定向選擇性72而言，利用由于其dsb性質而是健壯的現有知識。模塊58現在修改定向選擇性ω‘72，使得其更接近針對定向選擇性的特定頻率相依性的期望。例如，在模塊58中，定向選擇性ω的頻率相依性通過傳遞特性38被定義在預定方向或上，例如(ru)，在(zai)(zai)最大(da)發(fa)射(she)和/或(huo)最大(da)選擇性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方向(xiang)(xiang)上，即(ji)在(zai)(zai)ω在(zai)(zai)70處于(yu)(yu)(yu)最大(da)值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方向(xiang)(xiang)上。優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)56的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)目(mu)(mu)標(biao)(biao)74也(ye)(ye)是(shi)依賴于(yu)(yu)(yu)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)和方向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)定(ding)(ding)向(xiang)(xiang)選擇性ωtarget，并(bing)(bing)(bing)且(qie)執(zhi)行(xing)優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)56，使(shi)得(de)其(qi)(qi)找到用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)波(bo)束(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)n的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)(mu)標(biao)(biao)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)響(xiang)(xiang)應(ying)和/或(huo)傳遞函數(shu)hn(ωk)，使(shi)得(de)，通過(guo)其(qi)(qi)在(zai)(zai)換(huan)能器(qi)(qi)(qi)陣列10的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)束(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)利用(yong)(yong)(yong)，優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)目(mu)(mu)標(biao)(biao)74被(bei)盡(jin)可(ke)能好地實(shi)(shi)現或(huo)近似，即(ji)，使(shi)得(de)就特定(ding)(ding)標(biao)(biao)準而言的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏差被(bei)最小化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。因(yin)(yin)此，優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)56可(ke)以(yi)被(bei)認為(wei)是(shi)波(bo)束(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)傳遞函數(shu)76的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)細(xi)調(diao)整，其(qi)(qi)在(zai)(zai)用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)波(bo)束(shu)成(cheng)(cheng)形(xing)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)時等效于(yu)(yu)(yu)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)無(wu)關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)(yan)遲和增益。但是(shi)，要確保dsb設(she)計(ji)實(shi)(shi)際上僅被(bei)用(yong)(yong)(yong)來制定(ding)(ding)優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)目(mu)(mu)標(biao)(biao)并(bing)(bing)(bing)且(qie)頻(pin)(pin)域優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)56可(ke)以(yi)獨立于(yu)(yu)(yu)dsb設(she)計(ji)而開始(shi)。換(huan)句話(hua)說，根(gen)據(ju)優(you)(you)(you)(you)選實(shi)(shi)施例，dsb設(she)計(ji)不適(shi)(shi)于(yu)(yu)(yu)和/或(huo)被(bei)用(yong)(yong)(yong)作基礎，因(yin)(yin)此，dsb設(she)計(ji)僅在(zai)(zai)發(fa)射(she)方向(xiang)(xiang)上充(chong)當(dang)對期(qi)望頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)響(xiang)(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)導，即(ji)用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)定(ding)(ding)義優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)目(mu)(mu)標(biao)(biao)，并(bing)(bing)(bing)且(qie)優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)算法56從零開始(shi)，即(ji)無(wu)需(xu)關(guan)于(yu)(yu)(yu)dsb加權的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)任何知識(shi)。如(ru)在(zai)(zai)模塊54中計(ji)算的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)無(wu)關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)(yan)遲和增益ψn和an可(ke)以(yi)具(ju)體而言由(you)具(ju)有(you)傳遞函數(shu)hn的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)類似地生(sheng)成(cheng)(cheng)，其(qi)(qi)中傳遞函數(shu)hn的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)以(yi)2π相位跳變調(diao)整的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)線性相位響(xiang)(xiang)應(ying)呈現對應(ying)于(yu)(yu)(yu)ψn的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)斜率(lv)(lv)(lv)，并(bing)(bing)(bing)且(qie)其(qi)(qi)幅度，或(huo)量(liang)(liang)，對應(ying)于(yu)(yu)(yu)an并(bing)(bing)(bing)且(qie)因(yin)(yin)此是(shi)恒定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。依賴于(yu)(yu)(yu)應(ying)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況，可(ke)以(yi)適(shi)(shi)當(dang)地設(she)置(zhi)為(wei)其(qi)(qi)執(zhi)行(xing)優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)56的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)節點或(huo)采樣點ωk，其(qi)(qi)中k＝1...k。由(you)于(yu)(yu)(yu)傳遞函數(shu)hn是(shi)復值(zhi)函數(shu)，因(yin)(yin)此要優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變量(liang)(liang)是(shi)2·n·k個，其(qi)(qi)中n是(shi)換(huan)能器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)量(liang)(liang)，并(bing)(bing)(bing)且(qie)k是(shi)為(wei)其(qi)(qi)執(zhi)行(xing)優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)56的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)樣本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)量(liang)(liang)。由(you)優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)56造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)(mu)標(biao)(biao)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)響(xiang)(xiang)應(ying)78可(ke)以(yi)通過(guo)可(ke)選地使(shi)優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)也(ye)(ye)服從次要條(tiao)件(諸如(ru)關(guan)于(yu)(yu)(yu)滿足由(you)數(shu)據(ju)40定(ding)(ding)義的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特定(ding)(ding)健(jian)壯性標(biao)(biao)準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)次要條(tiao)件)來實(shi)(shi)現。因(yin)(yin)此，優(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)56可(ke)以(yi)尤(you)其(qi)(qi)是(shi)具(ju)有(you)規定(ding)(ding)了不能被(bei)低于(yu)(yu)(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特定(ding)(ding)健(jian)壯性度量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)次要條(tiao)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平方程序(squareprogram)。

上面已(yi)經(jing)指出了若(ruo)干次(ci)，目標頻率響應(ying)78的計算(suan)也(ye)可(ke)以(yi)不同(tong)地(di)執行。

在圖3的實施例中，在將波束成形濾波器的目標頻率響(xiang)應(ying)78作(zuo)為用于第二計算裝置(zhi)46內(nei)的優化的基礎之(zhi)前(qian)，執行一個或(huo)多個修(xiu)改(gai)，但是(shi)，這些(xie)修(xiu)改(gai)是(shi)可選的，如上面(mian)所提到的。

如(ru)下面將要(yao)描述(shu)的(de)(de)，具體而(er)言，由(you)于(yu)在每種情(qing)況下實際(ji)上去除了(le)濾波器(qi)的(de)(de)權重，因此各(ge)個(ge)驅(qu)動濾波器(qi)n的(de)(de)頻率(lv)響(xiang)(xiang)應由(you)在優化56中(zhong)(zhong)獲得(de)的(de)(de)驅(qu)動權重hn(ωk)造成。所述(shu)濾波器(qi)常(chang)常(chang)包(bao)含顯著的(de)(de)延遲，其(qi)例如(ru)是(shi)由(you)相(xiang)位(wei)和/或組延遲時間反映的(de)(de)。所述(shu)延遲關于(yu)進一步(bu)的(de)(de)處理階段，諸如(ru)尤其(qi)是(shi)在第二計(ji)算裝置(zhi)46中(zhong)(zhong)執(zhi)行的(de)(de)后(hou)續(xu)優化。下面描述(shu)的(de)(de)可選的(de)(de)平滑步(bu)驟也變得(de)更困難或者需(xu)要(yao)頻率(lv)光(guang)柵在第一計(ji)算裝置(zhi)中(zhong)(zhong)執(zhi)行的(de)(de)優化56期間的(de)(de)明顯更高的(de)(de)分辨率(lv)，因為平滑涉及通(tong)過“相(xiang)位(wei)解包(bao)裹(guo)(phaseunwrapping)”來確(que)定連續(xu)相(xiang)位(wei)。包(bao)含在頻率(lv)響(xiang)(xiang)應中(zhong)(zhong)的(de)(de)相(xiang)位(wei)函數的(de)(de)增加越高，正確(que)檢測和隨后(hou)補償相(xiang)位(wei)跳變就(jiu)越困難。這影(ying)響(xiang)(xiang)相(xiang)位(wei)解包(bao)裹(guo)算法的(de)(de)正確(que)性。

此外，對于(yu)在第二(er)計算(suan)裝(zhuang)(zhuang)置46中(zhong)執行的(de)(de)優化步(bu)驟(zou)，如果(guo)那(nei)里的(de)(de)優化目標(biao)，即(ji)目標(biao)頻率響應78，存(cun)在于(yu)盡可能(neng)近似零(ling)相(xiang)位(wei)頻率響應的(de)(de)版本中(zhong)，則這是有利的(de)(de)，即(ji)，其中(zhong)由延遲引(yin)起的(de)(de)相(xiang)位(wei)項盡可能(neng)地被消除。關于(yu)在計算(suan)裝(zhuang)(zhuang)置46中(zhong)執行的(de)(de)優化步(bu)驟(zou)的(de)(de)進一步(bu)要求將在下面(mian)更詳細地描述。一般而言，應當指出(chu)以下方面(mian)：

結果產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)濾波器的(de)(de)(de)因(yin)(yin)(yin)果關(guan)系在設計過程的(de)(de)(de)這個階段是(shi)不相關(guan)的(de)(de)(de)。對于驅動(dong)濾波器，可以(yi)與近似零相位傳(chuan)遞(di)函數的(de)(de)(de)非因(yin)(yin)(yin)果期(qi)望頻(pin)率(lv)響應一(yi)起作用。在fir設計之后(通過重新插入提取(qu)的(de)(de)(de)延(yan)遲(chi)，可能補充附(fu)加的(de)(de)(de)延(yan)遲(chi))，因(yin)(yin)(yin)果關(guan)系可以(yi)再次成為有因(yin)(yin)(yin)果關(guan)系的(de)(de)(de)。

來自(zi)換(huan)能(neng)器(qi)(qi)數據的(de)(de)延(yan)遲(chi)的(de)(de)提取(其已經(jing)在上(shang)面(mian)關于(yu)換(huan)能(neng)器(qi)(qi)性質的(de)(de)包括進行了闡述)已經(jing)減少了包含在驅動濾波(bo)器(qi)(qi)n的(de)(de)期望頻率響應(ying)hn78中的(de)(de)一些延(yan)遲(chi)。但是(shi)，這可能(neng)不(bu)是(shi)各處(chu)都可用，并且可以由用于(yu)延(yan)遲(chi)適應(ying)的(de)(de)模塊80來補充(chong)。以下(xia)方法可以用于(yu)適應(ying)增益(yi)值。

-對每個(ge)濾波器bffn單獨(du)執行(xing)適應。

-頻(pin)率響應的(de)(de)連續相位由用于“相位解包裹”的(de)(de)算法(fa)確定(ding)。

-相位函數的(de)線性比(bi)例(li)(即，增加)由以一階多(duo)項式的(de)最小二乘法擬(ni)合來確(que)定(ding)。可以從中確(que)定(ding)延遲的(de)線性比(bi)例(li)。

-可(ke)選地：線(xian)性延遲(chi)比(bi)例被(bei)向上或向下取整為采樣周期的(de)(de)(de)整數(shu)倍。這可(ke)以(yi)簡化后續的(de)(de)(de)重組(zu)，這將(jiang)僅需(xu)要(yao)脈沖響應的(de)(de)(de)移位(wei)(例如(ru)，通過在前面放置(zhi)對應數(shu)目的(de)(de)(de)零(ling)或通過以(yi)延遲(chi)線(xian)的(de)(de)(de)形式(shi)實施這些延遲(chi))。

-基(ji)于(yu)(yu)這個線性(xing)項，從具(ju)有(you)相對于(yu)(yu)這個線性(xing)相位(wei)項被(bei)否定的(de)相位(wei)響應的(de)復指數計算向量。

-通過將原(yuan)始(shi)頻(pin)率(lv)響應(ying)78乘以這個(ge)復(fu)指(zhi)數的向量來適應(ying)頻(pin)率(lv)響應(ying)的延遲。

-計算規范可(ke)以容(rong)易地(di)改變，例(li)(li)如(ru)，分(fen)解幅(fu)度響應(更好(hao)地(di)：零相(xiang)位(wei)頻(pin)率(lv)響應)和(he)連續相(xiang)位(wei)內的(de)復頻(pin)率(lv)響應，確(que)定線性延(yan)遲比例(li)(li)，從連續相(xiang)位(wei)減去所述比例(li)(li)，隨后重(zhong)組幅(fu)度和(he)相(xiang)位(wei)或者將這兩部分(fen)都傳遞到(dao)后續的(de)平(ping)滑。

圖(tu)5再次(ci)示(shi)(shi)出了(le)修(xiu)改裝置48的(de)(de)(de)(de)(de)延遲適配模塊80的(de)(de)(de)(de)(de)操作(zuo)模式(shi)。如(ru)(ru)上所述，起(qi)始點(dian)是(shi)可(ke)能(neng)要修(xiu)改的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)(mu)標(biao)頻(pin)(pin)率響應(ying)78的(de)(de)(de)(de)(de)集合(he)，即(ji)，hn(ωk)。圖(tu)5通過(guo)(guo)圖(tu)示(shi)(shi)示(shi)(shi)出了(le)hn(ωk)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)響應(ying)82。所述相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)響應(ying)通過(guo)(guo)示(shi)(shi)例的(de)(de)(de)(de)(de)方式(shi)表(biao)現(xian)出相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)跳變(bian)84。以2π相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)跳變(bian)調整的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)響應(ying)在86處(chu)示(shi)(shi)出并且可(ke)以由線性函(han)數(shu)88近似，例如(ru)(ru)，通過(guo)(guo)最小二(er)乘法擬合(he)，具有對(dui)應(ying)于頻(pin)(pin)率無關延遲ψ‘n的(de)(de)(de)(de)(de)斜(xie)率的(de)(de)(de)(de)(de)線性比(bi)例88。模塊80對(dui)目(mu)(mu)標(biao)頻(pin)(pin)率響應(ying)78的(de)(de)(de)(de)(de)修(xiu)改現(xian)在為待(dai)被(bei)(bei)消除或減少的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)個線性比(bi)例88作(zuo)準(zhun)備，即(ji)以2π相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)跳變(bian)調整的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)響應(ying)被(bei)(bei)調平(ping)和(he)/或矯直，圖(tu)5示(shi)(shi)出了(le)目(mu)(mu)標(biao)頻(pin)(pin)率響應(ying)h’n(ωk)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)響應(ying)因此在90處(chu)被(bei)(bei)修(xiu)改。延遲ψ‘n被(bei)(bei)指定并存儲。

修(xiu)改裝(zhuang)置48的(de)(de)(de)另一個模塊(kuai)(kuai)是(shi)(shi)可(ke)選地(di)(di)(di)存在(zai)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)域(yu)平(ping)(ping)滑模塊(kuai)(kuai)92。以(yi)下(xia)可(ke)以(yi)說明關于由模塊(kuai)(kuai)92進行(xing)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)域(yu)平(ping)(ping)滑。驅(qu)動(dong)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)n的(de)(de)(de)由基于優化的(de)(de)(de)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)設計生成的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)響(xiang)應(ying)78，或(huo)(huo)h’n(ωk)，通(tong)(tong)常(chang)包括(kuo)幅(fu)(fu)度(du)和(he)(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)強烈波(bo)(bo)動(dong)。這種(zhong)設計定義難以(yi)在(zai)fir濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)設計中(zhong)實施(shi)和(he)(he)/或(huo)(huo)需要波(bo)(bo)束成形(xing)(xing)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)非常(chang)高的(de)(de)(de)fir濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)階數(shu)和(he)(he)/或(huo)(huo)fir長度(du)。即使在(zai)后一種(zhong)情況下(xia)可(ke)以(yi)利用(yong)所定義的(de)(de)(de)接(jie)(jie)口實現(xian)良(liang)好的(de)(de)(de)匹配，在(zai)節點(dian)ωk之間也頻(pin)(pin)繁地(di)(di)(di)發(fa)生強烈的(de)(de)(de)過(guo)(guo)沖現(xian)象(overshootphenomena)，所述過(guo)(guo)沖現(xian)象降級了(le)結(jie)果(guo)產生的(de)(de)(de)波(bo)(bo)束成形(xing)(xing)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)響(xiang)應(ying)。而且，在(zai)心(xin)理聲學(xue)考慮(lv)方面，映(ying)射這種(zhong)窄帶波(bo)(bo)動(dong)常(chang)常(chang)是(shi)(shi)沒有(you)用(yong)的(de)(de)(de)。因(yin)(yin)此(ci)(ci)，驅(qu)動(dong)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)期望(wang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)響(xiang)應(ying)78服(fu)從平(ping)(ping)滑算(suan)法(fa)(fa)。例(li)如(ru)，基于心(xin)理聲學(xue)考慮(lv)，利用(yong)例(li)如(ru)1/3倍(bei)頻(pin)(pin)程(octave)或(huo)(huo)1/6倍(bei)頻(pin)(pin)程的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)依窗口寬度(du)來執行(xing)后者[hn00]。由于頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)響(xiang)應(ying)是(shi)(shi)復(fu)值的(de)(de)(de)，因(yin)(yin)此(ci)(ci)對于幅(fu)(fu)度(du)和(he)(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)分開(kai)(kai)執行(xing)平(ping)(ping)滑，例(li)如(ru)，即平(ping)(ping)滑對于幅(fu)(fu)度(du)傳(chuan)遞函(han)數(shu)(更具體而言(yan)地(di)(di)(di)，零(ling)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)響(xiang)應(ying)(參見(jian)例(li)如(ru)，[sar93，si07]))和(he)(he)連續(xu)(解(jie)包裹(guo)的(de)(de)(de))相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)是(shi)(shi)分開(kai)(kai)的(de)(de)(de)[pf04]。可(ke)以(yi)通(tong)(tong)過(guo)(guo)在(zai)模塊(kuai)(kuai)92內(nei)(nei)的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)解(jie)包裹(guo)算(suan)法(fa)(fa)從復(fu)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)響(xiang)應(ying)hn(ωk)或(huo)(huo)h’n(ωk)生成幅(fu)(fu)度(du)和(he)(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)，并(bing)且利用(yong)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)依平(ping)(ping)滑濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)(也被(bei)稱為(wei)“窗口”)通(tong)(tong)過(guo)(guo)卷積獨立地(di)(di)(di)平(ping)(ping)滑幅(fu)(fu)度(du)和(he)(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)。如(ru)果(guo)存在(zai)模塊(kuai)(kuai)80，則(ze)模塊(kuai)(kuai)92內(nei)(nei)的(de)(de)(de)所述相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)解(jie)包裹(guo)可(ke)能被(bei)省略，因(yin)(yin)為(wei)所述相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)解(jie)包裹(guo)已經在(zai)模塊(kuai)(kuai)80內(nei)(nei)被(bei)執行(xing)。隨后，兩(liang)個被(bei)平(ping)(ping)滑的(de)(de)(de)部分，即，幅(fu)(fu)度(du)和(he)(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)，被(bei)接(jie)(jie)合，以(yi)形(xing)(xing)成平(ping)(ping)滑的(de)(de)(de)復(fu)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)響(xiang)應(ying)，以(yi)形(xing)(xing)成可(ke)謂的(de)(de)(de)h“n(ωk)。可(ke)替(ti)代地(di)(di)(di)，在(zai)模塊(kuai)(kuai)80內(nei)(nei)獲得(de)的(de)(de)(de)將頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)響(xiang)應(ying)分成零(ling)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)分量和(he)(he)連續(xu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)也可(ke)以(yi)在(zai)模塊(kuai)(kuai)90內(nei)(nei)被(bei)直接(jie)(jie)平(ping)(ping)滑并(bing)且隨后被(bei)組合。圖5指示模塊(kuai)(kuai)80和(he)(he)92的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)組合。

由于在計算裝置46內執行的優化，確定fir濾波器系數(其中i＝1...i)，使(shi)得波(bo)(bo)束(shu)(shu)(shu)成(cheng)形(xing)(xing)濾(lv)波(bo)(bo)器的(de)目(mu)標頻(pin)率響應(ying)被近(jin)似，例如，在應(ying)用兩(liang)個(ge)修改模(mo)塊80和92的(de)情況下是h“n(ωk)。關(guan)(guan)于(yu)(yu)這(zhe)一點(dian)的(de)細節將在下面(mian)討論。但是，如已經提(ti)到的(de)，這(zhe)可以(yi)涉及利用用于(yu)(yu)線(xian)性(xing)、平方或(huo)，更一般(ban)地，凸優(you)化問(wen)題(ti)的(de)優(you)化方法(fa)。這(zhe)個(ge)優(you)化問(wen)題(ti)可以(yi)提(ti)供有關(guan)(guan)于(yu)(yu)例如波(bo)(bo)束(shu)(shu)(shu)成(cheng)形(xing)(xing)濾(lv)波(bo)(bo)器的(de)傳(chuan)遞函數(shu)的(de)形(xing)(xing)狀的(de)次(ci)要條件，即與波(bo)(bo)束(shu)(shu)(shu)成(cheng)形(xing)(xing)濾(lv)波(bo)(bo)器的(de)傳(chuan)遞函數(shu)和/或(huo)頻(pin)域(yu)相關(guan)(guan)的(de)次(ci)要條件，而在計(ji)算(suan)裝置46內執行的(de)優(you)化另外將關(guan)(guan)注作為優(you)化變量的(de)對應(ying)于(yu)(yu)波(bo)(bo)束(shu)(shu)(shu)成(cheng)形(xing)(xing)濾(lv)波(bo)(bo)器的(de)脈沖響應(ying)的(de)波(bo)(bo)束(shu)(shu)(shu)成(cheng)形(xing)(xing)濾(lv)波(bo)(bo)器的(de)fir濾(lv)波(bo)(bo)器系數(shu)。

但是，為了完整起見，將在更詳細地描述在計算裝置46內執行的優化之前討論修改裝置50的重要性。具體而言，所述修改裝置50負責可能“重新積分”由模塊80執行的修改，即，將波束成形濾波器的目標頻率響應的相位響應調平到通過在計算裝置46內執行的優化而獲得的fir濾波器系數中，其中它執行某種延遲重組，諸如插入零，這將在下面再次詳細描述，并且根據其，零被放在fir濾波器系數之前。這將在下面描述。作為示例，圖6通過雙箭頭示出了通過在計算裝置46內執行的優化獲得的fir濾波器系數描述通過波束成形濾波器的波束成形濾波器、各個波束成形濾波器n的脈沖響應并且經由fft或傅立葉變換，合并到或對應于，各個波束成形濾波器的傳遞函數hn(ω)。作為示例，圖6示出了在96處的脈沖響應，并且其通過示例的方式示出了在98處的傳遞函數的以2π相位跳變調整的相位響應。修改裝置50現在通過根據適當地移位fir濾波器系數來使用為各個波束成形濾波器n存儲的相位延遲值ψn；如已經提到的，為此目的有利的是，將用于調平模塊80中的調平的斜率ψ‘n限制為fir濾波器抽頭的時間間隔的整數倍，因為在這種情況下考慮到由修改裝置50中的模塊80所作出的調平將僅對應于fir濾波器系數的移位，而在其它情況下將附加地需要fir濾波器系數的內插。對于對應于經修改的fir濾波器系數的相位(wei)響應，這(zhe)意(yi)味著，如(ru)圖6中(zhong)的100所指示的，可以(yi)說(shuo)調(diao)平被撤銷(xiao)。

作為圖6的方法的替代方案，在修改裝置50中，除了波束成形濾波器n內的fir濾波器系數在這種情況下，每個波束成形濾波器n可以不僅由波束成形fir濾波器系數而且由頻(pin)率無關延遲(chi)ψ‘n定義；通過(guo)與fir濾(lv)波器串聯連接的簡單(dan)延遲(chi)元件，在圖1和(he)2的波束成形濾(lv)波器中可以考慮后(hou)者。

通常不可能在時間離散濾波器(即，波束成形濾波器的fir濾波器)的整個頻域上，即，從f＝0hz到執行(xing)頻(pin)(pin)(pin)域(yu)設計或頻(pin)(pin)(pin)域(yu)優化56，其中fs為(wei)采樣頻(pin)(pin)(pin)率。對(dui)于(yu)非(fei)常(chang)低(di)的(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率，尤其是也(ye)對(dui)于(yu)f＝0hz，即，對(dui)于(yu)直流分量(directcomponent)，發射行(xing)為(wei)的(de)(de)明確定義(yi)是無用(yong)的(de)(de)，具(ju)體而言(yan)在調(diao)制實(shi)際換能(neng)(neng)器時。同樣，對(dui)于(yu)非(fei)常(chang)高的(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率，通常(chang)不(bu)(bu)可能(neng)(neng)有(you)(you)有(you)(you)用(yong)的(de)(de)定義(yi)，例如，相對(dui)于(yu)陣列的(de)(de)空間混(hun)疊(die)頻(pin)(pin)(pin)率：1)不(bu)(bu)能(neng)(neng)通過對(dui)應的(de)(de)期(qi)望(wang)特(te)性來防止明顯的(de)(de)旁瓣的(de)(de)形成，2)期(qi)望(wang)發射方(fang)向(xiang)的(de)(de)波束(shu)的(de)(de)寬度隨著(zhu)頻(pin)(pin)(pin)率的(de)(de)增加而減小。因(yin)此(ci)，不(bu)(bu)可能(neng)(neng)或者僅以大(da)的(de)(de)規(gui)范(fan)支出有(you)(you)可能(neng)(neng)對(dui)這些(xie)頻(pin)(pin)(pin)域(yu)內的(de)(de)波束(shu)的(de)(de)寬度做(zuo)出有(you)(you)用(yong)的(de)(de)、可實(shi)現的(de)(de)定義(yi)。

以(yi)上(shang)直(zhi)接做出的(de)說明(ming)涉及頻(pin)(pin)域(yu)(yu)優化(hua)56，但是(shi)也允(yun)許關于在時間計(ji)算裝置(zhi)46內(nei)執行(xing)(xing)的(de)時域(yu)(yu)優化(hua)來得出結論。一般而言，在計(ji)算裝置(zhi)46中執行(xing)(xing)的(de)優化(hua)過程，即，基于優化(hua)的(de)fir濾(lv)波(bo)器的(de)設計(ji)，允(yun)許引入未對(dui)其(qi)做出定義的(de)頻(pin)(pin)域(yu)(yu)或(huo)頻(pin)(pin)率(lv)段(duan)，即對(dui)于其(qi)不(bu)存(cun)在期望頻(pin)(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)或(huo)目標頻(pin)(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)，即對(dui)于其(qi)沒有(you)(you)建(jian)立優化(hua)目標。這(zhe)種區域(yu)(yu)可以(yi)被稱為過渡帶或(huo)不(bu)關心帶。但是(shi)，對(dui)于所考慮的(de)波(bo)束(shu)成(cheng)形應(ying)用(yong)，已經(jing)證(zheng)明(ming)，沒有(you)(you)任何設計(ji)規范(fan)或(huo)沒有(you)(you)任何優化(hua)目標的(de)已經(jing)非常(chang)窄的(de)頻(pin)(pin)域(yu)(yu)將(jiang)導致所設計(ji)的(de)fir濾(lv)波(bo)器在第二計(ji)算裝置(zhi)46的(de)優化(hua)期間的(de)不(bu)受控(kong)制的(de)行(xing)(xing)為，例如，它們將(jiang)導致非常(chang)高的(de)幅度(du)和在所述頻(pin)(pin)率(lv)段(duan)內(nei)的(de)波(bo)束(shu)成(cheng)形濾(lv)波(bo)器頻(pin)(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)的(de)波(bo)動。

為(wei)此(ci)，圖(tu)3給出(chu)了可(ke)選的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能性，根(gen)(gen)據該可(ke)能性，關(guan)于所(suo)述頻率(lv)(lv)段內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)響應(ying)在所(suo)定義的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優(you)(you)化目標方面執行限(xian)制(zhi)42。如圖(tu)3中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)虛線所(suo)指示的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，并且如在上述段落(luo)之前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)段落(luo)中所(suo)闡述的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，頻率(lv)(lv)段可(ke)以(yi)根(gen)(gen)據換能器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特性來選擇(ze)。計算裝置46要求解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優(you)(you)化問題(ti)例如考(kao)慮頻率(lv)(lv)限(xian)制(zhi)42，其中最大幅(fu)度被指示為(wei)用(yong)于凸優(you)(you)化問題(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)次要條件：

...關于次要條件

其中x是過渡，或不關心，帶(即，在第二計算裝置46內執行的優化中對于其不存在優化目標的那些頻率段)的離散表示，并且指(zhi)定在過渡(du)帶x內的頻率ω處的頻率響(xiang)應(ying)的最大允許幅度。

使(shi)用頻率限制42或(huo)針對高頻和/或(huo)低頻的限制的替代方案包括使(shi)用混合設計(ji)方法，這將在下面(mian)描述。

在第二計算裝置46內執行的優化的目標是生成fir濾波器，從作為用于波束成形器的頻域設計的結果獲得并且在上面被稱為hn(ωk)或h’n(ωk)或h“n(ωk)而在下面被稱為具有變量名稱的期望頻率響應的頻率響應，利用該fir濾波器可以執行源信號(即，在如圖1所示的揚聲器陣列的情況下是揚聲器信號，以及在如圖2所示的麥克風陣列的情況下是麥克風輸出信號)的濾波。為此，使用數學優化方法，其例如可以是凸優化的方法。通過所述方法，所設計的fir濾波器h(i)的頻率響應h(ω)被確定，使得盡可能近似即關于可選(xuan)擇的標準p的誤差變得(de)最小。一般(ban)而言，優化問題可以(yi)以(yi)以(yi)下形式(shi)給出：

在<(一個或多個)次要(yao)條(tiao)件(jian)>的次要(yao)條(tiao)件(jian)下

補充<次(ci)(ci)要條(tiao)(tiao)件>是可(ke)選的(de)。次(ci)(ci)要條(tiao)(tiao)件不需要但可(ke)以存在，如上面已經關于高頻限(xian)制通過(guo)示例的(de)方式(shi)(shi)描(miao)述的(de)。一個單個的(de)次(ci)(ci)要條(tiao)(tiao)件也是可(ke)能(neng)的(de)。一般而言，所(suo)述次(ci)(ci)要條(tiao)(tiao)件表示多個可(ke)能(neng)的(de)次(ci)(ci)要條(tiao)(tiao)件，其可(ke)以涉及但不必(bi)專門涉及fir濾波器的(de)頻率(lv)響應或(huo)系數(shu)。在這里用作規一化(hua)角頻率(lv)ω＝2πf/fs的(de)頻率(lv)變量ω通常(chang)被離散(san)化(hua)。因(yin)此，方程(cheng)(2)的(de)優化(hua)問題和次(ci)(ci)要條(tiao)(tiao)件二(er)者通常(chang)都可(ke)以以矩陣形式(shi)(shi)給出。

在頻(pin)域(yu)優化56(和(he)/或(huo)修改80和(he)/或(huo)92)的(de)(de)(de)上下(xia)文(wen)中產生的(de)(de)(de)、用于在第二計算(suan)裝(zhuang)置46內執行的(de)(de)(de)時域(yu)優化的(de)(de)(de)目標頻(pin)率響應一般是(shi)復值的(de)(de)(de)，并且包括非平凡的(de)(de)(de)，尤其(qi)是(shi)既不線(xian)性(xing)也不最小相位(wei)的(de)(de)(de)，頻(pin)率響應。因此(ci)，上面提到的(de)(de)(de)方程(2)的(de)(de)(de)優化問題對(dui)應于針對(dui)具有任(ren)意相位(wei)特性(xing)的(de)(de)(de)fir濾波器(qi)的(de)(de)(de)濾波器(qi)設計問題。在文(wen)獻(xian)中，諸(zhu)如在[pr95，km95；km99]中，已經描述了關于此(ci)的(de)(de)(de)許多方法。

在設計算法的實施中，包含在濾波器和內(nei)的(de)延遲(chi)，即以2π相位跳(tiao)變調整的(de)相位響(xiang)應(ying)(ying)(ying)的(de)線性(xing)項，表現出(chu)特別的(de)重(zhong)要性(xing)。如在(zai)[km99]中所繪出(chu)的(de)，任意相位響(xiang)應(ying)(ying)(ying)的(de)利用導致非常差條(tiao)件(jian)的(de)優化問題或退化的(de)解(jie)決方案。尤其在(zai)使用具(ju)有(you)以下頻率(lv)響(xiang)應(ying)(ying)(ying)的(de)因果fir濾波器的(de)標準公式時是這樣的(de)情(qing)況：

為此，如(ru)[km99]中所(suo)建議(yi)的，將有(you)可能基于(yu)具有(you)以(yi)下(xia)傳遞函數的非因果fir濾(lv)波器(qi)來(lai)執行設計：

其中

因果(3)和非(fei)因果(4a)濾(lv)波器的區別在(zai)于純(chun)延遲(chi)項，即

當使用非因果頻率響應時，期望函數應(ying)(ying)當被適應(ying)(ying)，使得相(xiang)位(wei)的線性(xing)比例盡可能近(jin)似0。這通過修改80和50有效地實施。

一(yi)旦在(zai)(zai)第二計算裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)46中執行的(de)(de)優化期間(jian)(jian)確(que)定(ding)(ding)了fir濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)脈沖(chong)響應(ying)，即h(i)，修(xiu)改(gai)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)50就(jiu)可(ke)(ke)選(xuan)地將先前得(de)到補償(chang)的(de)(de)延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)分(fen)量重新積(ji)分(fen)到驅動(dong)(dong)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)中。根(gen)據(ju)替代(dai)實施(shi)例，繞過了延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)ψ‘n到濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)n中的(de)(de)積(ji)分(fen)，因為在(zai)(zai)波(bo)(bo)(bo)束(shu)成形應(ying)用(yong)的(de)(de)運行時(shi)(shi)間(jian)(jian)期間(jian)(jian)純延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)ψ‘n通過適當的(de)(de)信(xin)號處理裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)如(ru)數字延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)線而(er)(er)被(bei)應(ying)用(yong)到控制(zhi)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)輸(shu)入或輸(shu)出(chu)信(xin)號。在(zai)(zai)這種(zhong)情況下，僅(jin)確(que)保所(suo)(suo)獲得(de)的(de)(de)fir濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)脈沖(chong)響應(ying)是(shi)(shi)(shi)(shi)有(you)因果關(guan)系(xi)的(de)(de)，即，脈沖(chong)響應(ying)的(de)(de)索引(yin)從0開始。這種(zhong)修(xiu)改(gai)在(zai)(zai)運行時(shi)(shi)不(bu)需要(yao)主動(dong)(dong)計算操(cao)作，而(er)(er)僅(jin)僅(jin)對(dui)應(ying)于(yu)(yu)(yu)(yu)引(yin)入用(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)所(suo)(suo)有(you)驅動(dong)(dong)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)n的(de)(de)恒定(ding)(ding)的(de)(de)實施(shi)引(yin)起(qi)的(de)(de)延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)。應(ying)當注意(yi)(yi)，確(que)保這個(ge)延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)對(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)波(bo)(bo)(bo)束(shu)成形器(qi)(qi)的(de)(de)所(suo)(suo)有(you)驅動(dong)(dong)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)都(dou)是(shi)(shi)(shi)(shi)恒定(ding)(ding)的(de)(de)。對(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)單獨應(ying)用(yong)，選(xuan)擇在(zai)(zai)延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)適配80中提取(qu)的(de)(de)那(nei)些延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)作為采樣周期的(de)(de)倍數可(ke)(ke)以(yi)是(shi)(shi)(shi)(shi)有(you)利的(de)(de)。在(zai)(zai)這種(zhong)情況下，具(ju)體而(er)(er)言，延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)線可(ke)(ke)以(yi)被(bei)用(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)積(ji)分(fen)延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)，如(ru)已經關(guan)于(yu)(yu)(yu)(yu)圖6描(miao)述的(de)(de)那(nei)樣，其不(bu)是(shi)(shi)(shi)(shi)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)操(cao)作，而(er)(er)是(shi)(shi)(shi)(shi)僅(jin)需要(yao)對(dui)信(xin)號的(de)(de)索引(yin)式訪問，同時(shi)(shi)不(bu)引(yin)起(qi)任(ren)何失(shi)真。可(ke)(ke)替代(dai)地，也可(ke)(ke)以(yi)映射(she)任(ren)意(yi)(yi)延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)值。但是(shi)(shi)(shi)(shi)，這需要(yao)延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)線能訪問任(ren)意(yi)(yi)延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(分(fen)數延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)線)，這可(ke)(ke)能導致失(shi)真、需要(yao)計算功率(lv)并且可(ke)(ke)能導致附加的(de)(de)延(yan)(yan)(yan)時(shi)(shi)或延(yan)(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)。

在(zai)高頻(pin)(pin)限制42的(de)(de)(de)上(shang)下文(wen)中(zhong)，已(yi)經(jing)闡述了同樣涉及所(suo)有(you)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)優化(hua)(hua)(hua)并(bing)不總是(shi)有(you)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)。這(zhe)同樣適用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)頻(pin)(pin)域(yu)優化(hua)(hua)(hua)56。上(shang)面已(yi)經(jing)暗示(shi)，混合(he)(he)設計(ji)(ji)(ji)方(fang)法(fa)(fa)也可(ke)(ke)以在(zai)頻(pin)(pin)域(yu)優化(hua)(hua)(hua)56中(zhong)使用(yong)(yong)。根(gen)據所(suo)述方(fang)法(fa)(fa)，如(ru)到目(mu)前為(wei)止已(yi)經(jing)描(miao)述的(de)(de)(de)、獲得頻(pin)(pin)域(yu)驅動(dong)函數(shu)hm(ωk)的(de)(de)(de)基(ji)于(yu)(yu)(yu)優化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)與對(dui)應(ying)于(yu)(yu)(yu)如(ru)在(zai)模(mo)塊54中(zhong)計(ji)(ji)(ji)算的(de)(de)(de)dsb設計(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)設計(ji)(ji)(ji)組合(he)(he)，該dsb設計(ji)(ji)(ji)方(fang)法(fa)(fa)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)高頻(pin)(pin)。這(zhe)里的(de)(de)(de)目(mu)標(biao)是(shi)減少所(suo)需的(de)(de)(de)濾(lv)波器階數(shu)，同時提高健壯性(xing)。在(zai)這(zhe)種(zhong)(zhong)上(shang)下文(wen)中(zhong)，使用(yong)(yong)以下事(shi)實(shi)(shi)：對(dui)于(yu)(yu)(yu)高頻(pin)(pin)，由于(yu)(yu)(yu)空間混疊而不再能完全控制換(huan)(huan)能器陣列的(de)(de)(de)發射特性(xing)。這(zhe)就(jiu)是(shi)為(wei)什么dsb設計(ji)(ji)(ji)方(fang)法(fa)(fa)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)比指定基(ji)本頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(例如(ru)，相對(dui)接近于(yu)(yu)(yu)換(huan)(huan)能器陣列的(de)(de)(de)空間混疊頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv))高的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)。為(wei)此，整個濾(lv)波器的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)域(yu)規范由兩(liang)個部分組合(he)(he)：通(tong)過(guo)(guo)優化(hua)(hua)(hua)獲得的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)響(xiang)應(ying)(上(shang)至基(ji)本頻(pin)(pin)率(lv)(lv))，以及對(dui)應(ying)于(yu)(yu)(yu)dsb的(de)(de)(de)那些頻(pin)(pin)率(lv)(lv)響(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)響(xiang)應(ying)(對(dui)于(yu)(yu)(yu)其上(shang)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv))。兩(liang)種(zhong)(zhong)方(fang)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)組合(he)(he)通(tong)過(guo)(guo)上(shang)面已(yi)經(jing)描(miao)述過(guo)(guo)的(de)(de)(de)后(hou)續平滑并(bing)且通(tong)過(guo)(guo)基(ji)于(yu)(yu)(yu)優化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)fir設計(ji)(ji)(ji)來實(shi)(shi)現。這(zhe)里的(de)(de)(de)關鍵步驟(zou)是(shi)匹配兩(liang)種(zhong)(zhong)設計(ji)(ji)(ji)方(fang)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)信(xin)號延(yan)遲(chi)時間(延(yan)遲(chi))。例如(ru)，可(ke)(ke)能地，通(tong)過(guo)(guo)最小二乘法(fa)(fa)擬合(he)(he)確定用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)dsb的(de)(de)(de)延(yan)遲(chi)偏移，使得各個驅動(dong)濾(lv)波器的(de)(de)(de)延(yan)遲(chi)跳變(bian)在(zai)均方(fang)根(gen)內被最小化(hua)(hua)(hua)。

在各種示(shi)例(li)性設計(ji)(ji)中(zhong)，混合(he)設計(ji)(ji)方法在高(gao)(gao)頻域(yu)內能(neng)夠實現更健壯的(de)(de)發射，其(qi)特(te)征在于行(xing)為(wei)(wei)的(de)(de)更少不穩定(ding)波動，同(tong)時在性能(neng)上沒有任何明顯(xian)的(de)(de)損失(shi)，并且同(tong)時低頻域(yu)內的(de)(de)定(ding)向效率被部分地改善(shan)而且，此外，具有恒定(ding)的(de)(de)濾波器(qi)階(jie)數。作為(wei)(wei)其(qi)原因(yin)，可以假設在混合(he)設計(ji)(ji)方法中(zhong)對于其(qi)中(zhong)可能(neng)影響特(te)性的(de)(de)那些頻域(yu)可以更好地使(shi)用(yong)由特(te)定(ding)濾波器(qi)階(jie)數提供的(de)(de)自(zi)由度，而對于其(qi)中(zhong)對由于空間混疊引(yin)起的(de)(de)不期望發射的(de)(de)抑制存在嚴格限制的(de)(de)高(gao)(gao)頻采用(yong)較(jiao)少的(de)(de)資源。

圖(tu)7再次示(shi)出了混(hun)合設計(ji)(ji)方法：就涉及較低(di)音(yin)頻(pin)(pin)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)的(de)段(duan)(duan)100而言，用(yong)于(yu)在(zai)第二計(ji)(ji)算裝置46內執行(xing)的(de)時域優(you)化(hua)的(de)傳(chuan)遞(di)函(han)(han)(han)數由(you)根據頻(pin)(pin)域優(you)化(hua)56獲得的(de)傳(chuan)遞(di)函(han)(han)(han)數組成(cheng)；對應于(yu)與頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)無關(guan)值對ψnan的(de)傳(chuan)遞(di)函(han)(han)(han)數hn用(yong)在(zai)較高(gao)(gao)音(yin)頻(pin)(pin)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)的(de)段(duan)(duan)102中(zhong)。段(duan)(duan)100和段(duan)(duan)102可(ke)以(yi)以(yi)截止(zhi)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)ωborder彼(bi)此接界，截止(zhi)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)ωborder例如對應于(yu)換能器陣列的(de)空間截止(zhi)混(hun)疊(die)(die)(die)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)，或(huo)者與后者偏(pian)離(li)小于(yu)10％。如虛線所(suo)示(shi)，也還有可(ke)能低(di)頻(pin)(pin)段(duan)(duan)100和高(gao)(gao)頻(pin)(pin)段(duan)(duan)和102彼(bi)此重疊(die)(die)(die)。例如，如果段(duan)(duan)100在(zai)[ωn，b，ωn，e]上延(yan)伸，并且段(duan)(duan)102在(zai)[ωh，b，ωh，e]上延(yan)伸，則(ze)ωn，b＜ωh，b∧ωn，e＜ωh，e將適(shi)用(yong)，例如，其(qi)中(zhong)有可(ke)能ωn，b＝0和/或(huo)ωh，b＝ωn，e或(huo)者甚至ωh，b＝ωn，e和/或(huo)0.9·ωborder<ωh,b,ωn,e<1.1·ωborder適(shi)用(yong)。在(zai)兩(liang)個段(duan)(duan)的(de)重疊(die)(die)(die)區域中(zhong)，可(ke)以(yi)例如通(tong)過在(zai)兩(liang)個傳(chuan)遞(di)函(han)(han)(han)數(dsb設計(ji)(ji)和56的(de)優(you)化(hua)結果)之間求平(ping)均來獲得最終要使用(yong)的(de)時域優(you)化(hua)傳(chuan)遞(di)函(han)(han)(han)數。

總(zong)之(zhi)，因此，上(shang)述實(shi)施(shi)(shi)例(li)描述了為(wei)波(bo)(bo)束成形(xing)應用提(ti)供健壯(zhuang)fir濾波(bo)(bo)器(qi)的設(she)計的可(ke)能性。具(ju)有(you)任意(yi)相位響應的fir濾波(bo)(bo)器(qi)可(ke)以從各個波(bo)(bo)束成形(xing)濾波(bo)(bo)器(qi)的復(fu)數值(zhi)頻率(lv)響應生(sheng)成。上(shang)述實(shi)施(shi)(shi)例(li)的特殊價值(zhi)在于可(ke)以獲得波(bo)(bo)束成形(xing)器(qi)的健壯(zhuang)性性質。

上述實施例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特別的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優(you)點(dian)在(zai)于(yu)(yu)，例如(ru)(ru)，對于(yu)(yu)復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)束成(cheng)形(xing)問題，諸如(ru)(ru)甚至在(zai)寬帶操作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下超出換能(neng)(neng)器(qi)(qi)陣列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)混疊頻(pin)(pin)率(lv)(lv)，或者(zhe)在(zai)換能(neng)(neng)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)雜行(xing)為的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(諸如(ru)(ru)在(zai)低頻(pin)(pin)處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有限(xian)電平)，也可(ke)以(yi)(yi)獲得健(jian)壯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)fir濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)。另(ling)一個優(you)點(dian)在(zai)于(yu)(yu)可(ke)以(yi)(yi)彼此(ci)獨立地選擇頻(pin)(pin)率(lv)(lv)響(xiang)應規范的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)光柵(即，在(zai)頻(pin)(pin)域優(you)化56中)和波(bo)(bo)束成(cheng)形(xing)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)fir濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)階數。此(ci)外(wai)，用于(yu)(yu)波(bo)(bo)束成(cheng)形(xing)器(qi)(qi)和濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多種(zhong)設計規范是(shi)可(ke)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)：諸如(ru)(ru)電平限(xian)制、在(zai)對于(yu)(yu)其不存在(zai)波(bo)(bo)束成(cheng)形(xing)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)響(xiang)應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)為等(deng)次要條件可(ke)以(yi)(yi)以(yi)(yi)簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式集成(cheng)。

本發明可(ke)以(yi)在(zai)多個波束(shu)成(cheng)形應用(yong)中(zhong)采用(yong)，諸(zhu)如(ru)在(zai)用(yong)于(yu)(yu)空間選擇性聲(sheng)輻射的揚(yang)聲(sheng)器陣(zhen)列(lie)中(zhong)，用(yong)于(yu)(yu)生(sheng)成(cheng)“安(an)靜區”或用(yong)于(yu)(yu)經由揚(yang)聲(sheng)器線(條形音箱)再現環繞素材。同樣，上述實施例也可(ke)以(yi)由麥克風陣(zhen)列(lie)使(shi)用(yong)，以(yi)便以(yi)定向選擇性方式接收聲(sheng)音。

可能地，用于電磁波(bo)的(de)(de)波(bo)束成形應用(諸如移(yi)動無(wu)線(xian)(xian)電天線(xian)(xian)或雷達天線(xian)(xian))也是可行的(de)(de)。但是，其(qi)中(zhong)所需(xu)的(de)(de)帶寬明顯小于音(yin)頻應用采用的(de)(de)帶寬，使得難以在這里估計如fir濾(lv)波(bo)器的(de)(de)實施和/或用于寬帶濾(lv)波(bo)器的(de)(de)設計方法的(de)(de)必要性(xing)。

雖然(ran)已(yi)經(jing)在(zai)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)上下文中(zhong)描述(shu)了一些方面，但是應(ying)(ying)當(dang)理(li)解，所述(shu)各方面也(ye)表示(shi)對應(ying)(ying)方法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)描述(shu)，使(shi)得設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)塊或結(jie)構組(zu)件(jian)也(ye)應(ying)(ying)當(dang)被理(li)解為對應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)步(bu)驟(zou)或方法(fa)(fa)步(bu)驟(zou)的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征。通過與(yu)此類推，已(yi)經(jing)關(guan)于方法(fa)(fa)步(bu)驟(zou)或作(zuo)為方法(fa)(fa)步(bu)驟(zou)描述(shu)的(de)(de)(de)(de)各方面也(ye)表示(shi)對對應(ying)(ying)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)對應(ying)(ying)塊或細節或特(te)(te)征的(de)(de)(de)(de)描述(shu)。方法(fa)(fa)步(bu)驟(zou)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)一些或全部可(ke)以由諸如(ru)微處理(li)器(qi)、可(ke)編(bian)程(cheng)計算機或電子電路的(de)(de)(de)(de)硬件(jian)設(she)(she)備(bei)(或者(zhe)在(zai)使(shi)用(yong)硬件(jian)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)同時)執(zhi)行(xing)。在(zai)一些實施例中(zhong)，最重要的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)步(bu)驟(zou)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)一些或幾(ji)個可(ke)以由這種設(she)(she)備(bei)執(zhi)行(xing)。

用于波束成形濾波器的(de)fir濾波器系數32的(de)發明性(xing)集(ji)合可以存儲在數字(zi)存儲介質上(shang)，或者可以在諸(zhu)如無線傳(chuan)(chuan)輸(shu)介質或有(you)線傳(chuan)(chuan)輸(shu)介質(例如互聯網(wang))的(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)介質上(shang)被(bei)傳(chuan)(chuan)輸(shu)。

依賴于特殊的(de)(de)實(shi)(shi)施要(yao)求，本發明(ming)的(de)(de)實(shi)(shi)施例可(ke)以(yi)以(yi)硬(ying)件或(huo)軟(ruan)件實(shi)(shi)施。可(ke)以(yi)在使(shi)用其(qi)上存(cun)(cun)儲(chu)有電子可(ke)讀(du)控制信(xin)號的(de)(de)數(shu)(shu)字存(cun)(cun)儲(chu)介質(zhi)(例如，軟(ruan)盤(pan)、dvd、藍(lan)光(guang)盤(pan)、cd、rom、prom、eprom、eeprom或(huo)flash存(cun)(cun)儲(chu)器、硬(ying)盤(pan)或(huo)任何其(qi)它(ta)磁性或(huo)光(guang)學存(cun)(cun)儲(chu)器)的(de)(de)同時實(shi)(shi)現所述(shu)實(shi)(shi)施，這些電子可(ke)讀(du)控制信(xin)號可(ke)以(yi)與可(ke)編(bian)程計算機(ji)系統(tong)協作，使(shi)得(de)執行(xing)各個方法(fa)。這就是為(wei)什么數(shu)(shu)字存(cun)(cun)儲(chu)介質(zhi)可(ke)以(yi)是計算機(ji)可(ke)讀(du)的(de)(de)。

因此，根據(ju)本發(fa)明(ming)的(de)一些實施例包(bao)括(kuo)數據(ju)載體，其包(bao)括(kuo)能夠(gou)與可(ke)編程計算機(ji)系(xi)統協作的(de)電子可(ke)讀控制信(xin)號，使得(de)執(zhi)行(xing)本文所述的(de)任何方法(fa)。

一般而(er)言，本發明的實(shi)施例可以(yi)被實(shi)施為具有程(cheng)序(xu)(xu)代碼的計算(suan)(suan)機程(cheng)序(xu)(xu)產(chan)品，當計算(suan)(suan)機程(cheng)序(xu)(xu)產(chan)品在(zai)計算(suan)(suan)機上(shang)運行(xing)時，程(cheng)序(xu)(xu)代碼有效地(di)執行(xing)任何方法。

程序(xu)代碼(ma)還可(ke)以存儲在例如機器可(ke)讀載體上。

其它實施例包括用于執行本文(wen)所(suo)述的(de)任何(he)方法的(de)計(ji)算機(ji)程(cheng)序，所(suo)述計(ji)算機(ji)程(cheng)序存儲在機(ji)器(qi)可讀載體上。

換句話說，本(ben)發明(ming)性方(fang)法的(de)實施例因此是具有程(cheng)(cheng)序(xu)代碼的(de)計(ji)算機程(cheng)(cheng)序(xu)，當計(ji)算機程(cheng)(cheng)序(xu)在計(ji)算機上運行(xing)時，程(cheng)(cheng)序(xu)代碼用于執行(xing)本(ben)文(wen)所述的(de)任何方(fang)法。

因此，本發明性方(fang)法的另一個實(shi)施(shi)例是其上記錄有用于執行(xing)本文所述的任(ren)何方(fang)法的計算機程序的數(shu)據載(zai)體(或(huo)數(shu)字存儲介質或(huo)計算機可讀介質)。

因(yin)此，本發明性(xing)方(fang)法的另一個實施(shi)例(li)是表示用于執行本文所(suo)述的任(ren)何方(fang)法的計算(suan)機程序(xu)的數(shu)據流(liu)或信(xin)號序(xu)列。數(shu)據流(liu)或信(xin)號序(xu)列可以(yi)被配(pei)置(zhi)為例(li)如(ru)經(jing)由數(shu)據通信(xin)鏈路(例(li)如(ru)經(jing)由互(hu)聯網)被傳送。

另一個實施例(li)包括處理裝置(zhi)，例(li)如，計(ji)算機或可編程邏輯器件，其被(bei)配置(zhi)或適于(yu)執行本文所述的任何方法。

另一個(ge)實施(shi)例包括其上安(an)裝有用于(yu)執行本文所述的(de)任何方(fang)法的(de)計算機程序的(de)計算機。

根據本(ben)發(fa)明的(de)(de)(de)另一(yi)個(ge)實施例(li)(li)包括被配置為向接收器發(fa)送用于執行本(ben)文所述的(de)(de)(de)方法中的(de)(de)(de)至少一(yi)個(ge)的(de)(de)(de)計(ji)算機程(cheng)序的(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)或(huo)系統。例(li)(li)如(ru)，傳輸可以是電子(zi)的(de)(de)(de)或(huo)光(guang)學的(de)(de)(de)。接收器可以是例(li)(li)如(ru)計(ji)算機、移動設(she)備(bei)(bei)、存儲設(she)備(bei)(bei)或(huo)類似的(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)。例(li)(li)如(ru)，設(she)備(bei)(bei)或(huo)系統可以包括用于將計(ji)算機程(cheng)序發(fa)送到接收器的(de)(de)(de)文件服務器。

在一(yi)些(xie)實(shi)施例(li)中(zhong)，可編程邏(luo)輯器件(例(li)如現(xian)場(chang)可編程門陣列，fpga)可以被用于執(zhi)行(xing)本(ben)文所(suo)述的(de)(de)方(fang)法(fa)的(de)(de)一(yi)些(xie)或全(quan)部功能。在一(yi)些(xie)實(shi)施例(li)中(zhong)，現(xian)場(chang)可編程門陣列可以與微處理(li)器協作，以執(zhi)行(xing)本(ben)文所(suo)述的(de)(de)任(ren)何方(fang)法(fa)。一(yi)般而言，在一(yi)些(xie)實(shi)施例(li)中(zhong)，方(fang)法(fa)是(shi)由任(ren)何硬(ying)件設(she)備執(zhi)行(xing)的(de)(de)。所(suo)述硬(ying)件設(she)備可以是(shi)任(ren)何通用的(de)(de)硬(ying)件，諸如計算機(ji)處理(li)器(cpu)，或者可以是(shi)專(zhuan)用于該(gai)方(fang)法(fa)的(de)(de)硬(ying)件，諸如asic。

上述(shu)(shu)實(shi)施例(li)僅僅表示本(ben)發明(ming)的(de)(de)原(yuan)理的(de)(de)說明(ming)。應(ying)當理解，本(ben)領域的(de)(de)其他技術人員將會認識到本(ben)文所述(shu)(shu)的(de)(de)布置和細節(jie)的(de)(de)任何(he)修改和變(bian)化。這就(jiu)是為(wei)什么本(ben)發明(ming)意在僅由以下權利(li)要求的(de)(de)范圍限(xian)制，而不是由本(ben)文通(tong)過實(shi)施例(li)的(de)(de)描述(shu)(shu)和討(tao)論給出的(de)(de)具(ju)體細節(jie)限(xian)制。

文獻

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