(57)【要約】      （修正有）【課題】所定空間内のサウンドシステム性能を向上させる。【解決手段】車載オーディオシステムの構成を選択する方法において、車両のラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、発生された音響信号に対する伝達関数を車両の複数の聴取場所で記録するステップと、車両のオーディオシステムの構成候補を決定するステップと予測伝達関数を生成するために、構成候補に基づき伝達関数を修正するステップと、車両の複数の聴取場所における予測伝達関数を少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、この統計的解析に基づき、構成を選択するステップと、を含む方法を提供する。【選択図】図６
2005151539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内のオーディオシステムのための構成を選択する方法であって、
前記車両のラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
前記発生された音響信号に対する伝達関数を前記車両の複数の聴取場所で記録するステップと、
前記車両のための前記オーディオシステムの構成候補を決定するステップと、
予測伝達関数を生成するために、前記構成候補に基づき前記伝達関数を修正するステップと、
前記車両の前記複数の聴取場所に対する前記予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
前記統計的解析に基づき構成を選択するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記選択した構成に基づき、車両内のオーディオシステムを構成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１に記載の構成に基づき構成される、車両内オーディオシステム。
【請求項４】
機械に方法を実行させるためのソフトウェアを有する機械可読媒体であって、
車両のラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するための命令と、
前記発生された音響信号に対する伝達関数を前記車両の複数の聴取場所で記録するための命令と、
前記車両のための前記オーディオシステムの構成候補を決定するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、前記構成候補に基づき前記伝達関数を修正するための命令と、
前記車両の前記複数の聴取場所に対する前記予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【請求項５】
車両内オーディオシステムの構成を選択する方法であって、
前記車両のための前記オーディオシステム内の少なくとも１つの聴取場所において伝達関数を記録するステップと、
前記車両の前記オーディオシステムの構成候補を決定するステップと、
予測伝達関数を生成するために、前記構成候補に基づき前記伝達関数を修正するステップと、
前記予測伝達関数を統計的に解析するステップと、
前記統計的解析に基づき、前記車両のための構成を選択するステップと、
を含む方法。
【請求項６】
前記選択した構成に基づき、車両内オーディオシステムを構成するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
請求項５に記載の構成に基づき構成される、車両内オーディオシステム。
【請求項８】
車両のためのオーディオシステム内の少なくとも１つの聴取場所において伝達関数を記録するステップと、
前記車両のためのオーディオシステムの構成候補を決定するステップと、
予測伝達関数を生成するために、前記構成候補に基づき前記伝達関数を修正するステップと、
前記予測伝達関数を統計的に解析するステップと、
前記統計的解析に基づき、前記車両のための構成を選択するステップと、
を含む方法に基づき選択される構成を含む、車両内オーディオシステム。
【請求項９】
機械に方法を実行させるためのソフトウェアを有する機械可読媒体であって、
車両のためのオーディオシステム内の少なくとも１つの聴取場所で記録された伝達関数を保存するための命令と、
前記車両内の前記オーディオシステムのための構成候補を決定するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、前記構成候補に基づき前記伝達関数を修正するため命令と、
前記予測伝達関数を統計的に解析するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【請求項１０】
車両内オーディオシステムのための補正係数を少なくとも１つ選択する方法であって、
前記車両のためのラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
前記発生された音響信号に対する伝達関数を前記車両の複数の聴取場所で記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、補正係数候補に基づき前記伝達関数を修正するステップと、
前記車両の前記複数の聴取場所に対する前記予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
前記統計的解析に基づき、補正係数を選択するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記選択した補正係数によって車両内オーディオシステムを構成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの補正係数が遅延、ゲイン、および／またはフィルタリングを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の構成に基づき構成される、車両内オーディオシステム。
【請求項１４】
車両のためのラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
前記発生された音響信号に対する伝達関数を前記車両の複数の聴取場所で記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、補正係数候補に基づき前記伝達関数を修正するステップと、
前記車両の前記複数の聴取場所に対する前記予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
前記統計的解析に基づき、前記オーディオシステムに対する補正係数を選択するステップと、
を含む方法に基づき選択される構成を備える車両内オーディオシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの補正係数が遅延、ゲイン、および／またはフィルタリングを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
コンピュータに方法を実行させるためのソフトウェアを有する機械可読媒体であって、
車両のラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するための命令と、
前記発生された音響信号に対する伝達関数を前記車両の複数の聴取場所で記録するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、補正係数候補に基づき前記伝達関数を修正するための命令と、
前記車両の前記複数の聴取場所に対する前記予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するための命令と、
前記統計的解析に基づき補正係数を選択するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【請求項１７】
車両用オーディオシステム内のラウドスピーカ位置候補から少なくとも１つのラウドスピーカ位置を選択するための方法であって、
前記車両のための前記ラウドスピーカ位置候補を決定するステップと、
前記車両の前記ラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
前記発生された音響信号に対する伝達関数を複数の聴取場所で記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、前記ラウドスピーカ位置候補に基づき前記伝達関数を修正するステップと、
前記車両のための前記複数の聴取場所に対する前記予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
前記統計的解析に基づき、前記車両のためのラウドスピーカ位置を少なくとも１つ選択するステップと、
を含む方法。
【請求項１８】
請求項１７で選択した前記少なくとも１つのラウドスピーカ位置に基づき、前記オーディオシステム内の少なくとも１つのラウドスピーカが構成される車両内オーディオシステム。
【請求項１９】
機械に方法を実行させるための命令を有する機械可読媒体であって、
車両用オーディオシステム内のラウドスピーカ位置候補を決定するための命令と、
前記車両のための前記ラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するための命令と、
前記発生された音響信号に対する伝達関数を複数の聴取場所で記録するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、前記ラウドスピーカ位置候補に基づき前記伝達関数を修正するための命令と、
前記車両の前記複数の聴取場所に対する前記予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【請求項２０】
車両内オーディオシステムのためのスピーカを多数選択する方法であって、
前記車両の少なくとも１つの聴取場所で伝達関数を記録するステップと、
スピーカ数候補を少なくとも１つ決定するステップと、
予測伝達関数を生成するために、前記スピーカ数候補に基づき前記伝達関数を修正するステップと、
前記予測伝達関数を統計的に解析するステップと、
前記統計的解析に基づき、前記スピーカ数候補から前記車両用のスピーカ数を選択するステップと、
を含む方法。
【請求項２１】
コンピュータに方法を実行させるためのソフトウェアを有する機械可読媒体であって、
車両のためのスピーカ数候補を少なくとも１つ記録するための命令と
前記車両の少なくとも１つの聴取場所で伝達関数を記録するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、前記スピーカ数候補に基づき前記伝達関数を修正するための命令と、
前記予測伝達関数を統計的に解析するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【請求項２２】
複数のスピーカと少なくとも１つの聴取場所とを有する車両用オーディオシステムのためのスピーカ種別を少なくとも１つ選択する方法であって、
前記車両に使用するスピーカ種別候補を決定するステップと、
前記スピーカ種別候補を複数のスピーカ位置候補に配置して、前記車両の前記聴取場所で伝達関数を記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、前記スピーカ種別候補と前記スピーカ位置候補とに基づき、前記伝達関数を修正するステップと、
前記予測伝達関数を統計的に解析するステップと、
前記統計的解析に基づき、前記車両のためのスピーカ種別を少なくとも１つ選択するステップと、
を含む方法。
【請求項２３】
コンピュータに方法を実行させるためのソフトウェアを有する機械可読媒体であって、
車両内で使用するためのスピーカ種別候補を決定するための命令と、
前記スピーカ種別候補を複数のスピーカ位置候補に配置して、前記車両の聴取場所で伝達関数を記録するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、前記スピーカ種別候補と前記スピーカ位置候補とに基づき、前記伝達関数を修正するための命令と、
前記予測伝達関数を統計的に解析するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【請求項２４】
ラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
前記発生された音響信号に対する伝達関数を複数の聴取場所で記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、クロスオーバフィルタ候補に基づき前記伝達関数を修正するステップと、
前記車両のための前記複数の聴取場所に対する前記予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
前記統計的解析に基づき、前記オーディオシステムのためのクロスオーバフィルタを選択するステップと、
を含む方法に基づき選択されるクロスオーバフィルタを少なくとも１つ備えるオーディオシステム。
【請求項２５】
前記オーディオシステムが車両内にある、請求項２４に記載のオーディオシステム。
【請求項２６】
複数のスピーカを備え、各スピーカに対応付けられる前記クロスオーバフィルタが前記方法に基づき選択される、請求項２５に記載のオーディオシステム。
【請求項２７】
前記クロスオーバフィルタ候補が前記フィルタの次数と３ｄＢダウンポイントとに基づき変わる、請求項２４に記載のオーディオシステム。
【請求項２８】
オーディオシステムのためのクロスオーバフィルタを選択する方法であって、
ラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
前記発生された音響信号に対する伝達関数を複数の聴取場所で記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、クロスオーバフィルタ候補に基づき前記伝達関数を修正するステップと、
前記車両の前記複数の聴取場所に対する前記予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
前記統計的解析に基づき、前記オーディオシステムのための前記クロスオーバフィルタを選択するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
２．発明の詳細な説明
発明の分野
（１．関連出願）
本願は、その全内容を本願明細書に引用したものとする、２００３年１０月９日出願の「室内の低周波の最適化」と題する、代理人参照番号第１１３３６／６４３  Ｐ０３０５９ＵＳＶ１号、米国仮出願第６０／５０９，７９９号に優先することを主張する。
【０００２】
本願は、その全内容を本願明細書に引用したものとする、２００３年１０月ｌ０日出願の「オーディオシステム構成候補の統計的解析」と題する、代理人参照番号第１１３３６／４３３  Ｐ０３０６０ＵＳ号、米国特許出願第１０／６８４，２２２号に優先することを主張する。
【０００３】
本願は、その全内容を本願明細書に引用したものとする、２００３年１０月１０日出願の「オーディオシステム用の補正係数を選択するためのシステム」と題する、代理人参照番号第１１３３６／４３４  Ｐ０３０６０ＵＳ号、米国特許出願第１０／６８４，１５２号に優先することを主張する。
【０００４】
本願は、その全内容を本願明細書に引用したものとする、２００３年１０月ｌ０日出願の「オーディオシステム内のスピーカ位置を選択するためのシステム」と題する、代理人参照番号第１１３３６／４３５  Ｐ０３０６１ＵＳ号、米国特許出願第１０／６８４，０４３号に優先することを主張する。
【０００５】
本願は、その全内容を本願明細書に引用したものとする、２００３年１０月１０日出願の「オーディオシステムを構成するためのシステム」と題する、代理人参照番号第１１３３６／５４５  Ｐ０３１２１ＵＳ号、米国特許出願第１０／６８４，２０８号に優先することを主張する。
【０００６】
（２．技術分野）
本発明は、全般的に、所定空間内のサウンドシステム性能を向上することに関する。本発明は、特に、所定区域内の１つまたは複数の聴取場所に対する周波数応答性能を向上することによって、より楽しい聴取体験を提供することに関する。
【背景技術】
【０００７】
発明の背景
（３．関連技術）
サウンドシステムは、一般に、電気信号を音響信号に変換するラウドスピーカを含む。これらのラウドスピーカは、高、中、および低周波の信号など、一定範囲の音響信号を発生させる変換器を１つまたは複数含んでもよい。ラウドスピーカの１つの種類はサブウーファであり、これは低周波信号を発生させるために低周波変換器を含むこともある。
【０００８】
サウンドシステムは、さまざまな聴取環境において音響信号を発生することがある。聴取環境の例として、家庭のリスニングルーム、ホームシアター、映画館、コンサートホール、車両内部、録音スタジオなどが挙げられるが、これだけに限定されるものではない。一般に、聴取環境は、ラウドスピーカが発生した音響信号を１人または複数の人間が聞くための単一または複数の聴取場所を含む。聴取場所は、ホームシアター環境内の長椅子の一画など、座位であることも、コンサートホール内で指揮者が立つ場所など、立位であることもある。
【０００９】
聴取場所における低、中、および／または高周波信号を含む音響信号は、聴取環境によって影響されることもある。聴取者が室内のどこに位置しているかによって、音のラウドネスはそれぞれのトーンに応じて変化しうる。このことは、より小さい家庭用サイズの部屋における低周波数について特に当てはまるが、この理由は、特定のトーンまたは周波数のラウドネス（振幅で測定）が人工的に増加または低減されるからである。音楽、映画、およびその他大半の形式のオーディオエンタテインメントを楽しむには、低周波が重要になることがある。ホームシアターの例では、壁、カーテン、家具、調度品などを含む部屋境界は、ラウドスピーカから聴取場所に進行中の音響信号に影響することがある。
【００１０】
聴取場所で受聴される音響信号を測定してもよい。音響信号の１つの尺度は伝達関数であり、これによって単一周波数、離散数の周波数、または周波数範囲における振幅および／または位相を含む、音響信号の特性を測定してもよい。伝達関数によって、さまざまな範囲の周波数を測定してもよい。
【００１１】
伝達関数の振幅は、音のラウドネスを示す。一般に、単一周波数または周波数範囲の振幅は、デシベル（ｄＢ）で測定する。振幅偏差は、所定の目標値に対する正または負のデシベル値で表してもよい。複数の周波数で振幅偏差を考慮する場合は、目標曲線を平坦にしても、任意の形状にしてもよい。振幅応答は、１つまたは複数の周波数における目標値からの振幅偏差の大きさである。聴取場所で測定された振幅値が目標値に近いほど、振幅応答はよい。目標値からの偏差は、音響信号が部屋境界との相互作用によって音響信号に発生した変化を反映する。ピークは振幅偏差の目標値からの増加を表し、ディップは振幅偏差の目標値からの減少を表す。
【００１２】
振幅応答におけるこれらの偏差は、サブウーファによって再生された音響信号の周波数、サブウーファの位置、および聴取者の場所に応じて変わることもある。サウンドトラックまたは映画などの記録媒体上に記録された低周波は聴取者に聞こえないこともあるが、部屋境界によってゆがめられた低周波は聴取者に聞こえることがある。このように、部屋は、サブウーファによって再生された音響信号を変え、サウンドシステムの低域特性などの周波数応答性能に悪影響を及ぼしうる。
【００１３】
多くの技法によって、単一の聴取場所における振幅偏差を縮小または除去しようと試みられている。このような技法の１つとして、システム内のすべてのサブウーファに均一にフィルタをかける大域的な等化が含まれる。一般に、振幅は、室内の単一位置において複数の周波数で測定される。たとえば、振幅測定を２５、４５、６５、および８０Ｈｚで行うことによって、測定した各周波数に対する振幅偏差を求めてもよい。大域的な等化として、６５Ｈｚにおける＋１０ｄＢの偏差を減らすために、フィルタを各サブウーファにかけてもよい。このように、大域的な等化においては、目標値からの偏差が正である周波数範囲の振幅を減らすか、または目標値からの負の偏差が最大である周波数範囲においてサブウーファの出力を増やすことによって、振幅偏差を減らしてもよい。ただし、大域的な等化によって修正できるのは、単一の聴取場所における振幅偏差だけである。
【００１４】
振幅偏差を縮小または除去するための別の技法は、空間的平均化である。より高度な等化方法である空間的平均化では、複数の聴取場所に対する平均振幅応答を計算してから、システム内のすべてのサブウーファに対して均一に等化を実装する。ただし、空間的平均化では、実際には存在しない単一の「平均的聴取場所」に対する補正しか行えない。したがって、空間的平均化技法を使用しても、いくつかの聴取場所では低域特性が大きく向上するが、他の場所ではそれほど向上しない。さらに、等化を単一位置に対して行おうとすると、問題が発生する場合がある。平均的な聴取場所におけるピークは減るかもしれないが、ディップを減らそうとすると、サブウーファからの音響出力を大幅に増やす必要があるので、システムの最大音響出力が減り、その部屋の他の区域に大きなピークが発生する場合もある。
【００１５】
等化および空間的平均化のほかにも、従来の技法では、ラウドスピーカの配置によって特定の聴取場所における音質を向上しようと試みてきた。１つの技法では、室内のラウドスピーカの配置を最適化するために、定在波を解析する。定在波は、音響信号と部屋境界との相互作用によって発生することがあり、低周波応答における振幅偏差が大きいモードを発生させる。部屋の単一次元にのみ依存するモードは、軸モードと呼ばれる。部屋の２つの次元によって決まるモードは、正接モードと呼ばれ、また部屋の３つの次元すべてに基づくモードは、斜交モードと呼ばれる。
【００１６】
図１は、ある瞬間における部屋の単一次元に対する最初の４つの軸モードを表す図である。音圧の最大値は、部屋境界（つまり、図１の２つの端）に存在する。音圧がその最小値まで下がるポイントは、一般に「ヌル」と呼ばれる。モード減衰が全くない場合は、ヌルポイントでの音圧はゼロまで下がる。ただし、実際の大半の部屋においては、ヌルポイントでの応答ディップは−２０ｄＢの範囲内である。図１に示すように、部屋内のさまざまな場所で、定在波がピークおよびディップになることもあるので、聴取者がどこにいるかによって大きな振幅偏差が発生しうる。したがって、聴取者Ｃが３０Ｈｚピーク位置にいる場合は、サブウーファが発生するどの３０Ｈｚ周波数も意図したよりはるかに大きく聞こえる。逆に、聴取者Ｄが３０Ｈｚディップ位置にいる場合は、サブウーファが発生するどの３０Ｈｚ周波数も意図したよりはるかに柔らかく聞こえる。どちらの場合も、サブウーファによって再生された音響信号にも、記録媒体に事前に記録された音響信号にも一致しない。
【００１７】
所定のリスニングルームにおける定在波をラウドスピーカの配置によって減らす方法はいくつかある。１つの方法では、サブウーファを定在波のヌルポイントに配置する。具体的には、特定の聴取場所における伝達関数が比較的平滑化するように、部屋内のラウドスピーカと特定の聴取場所とを慎重に選択してもよい。最初の４つの軸モードが部屋の長手方向に沿っている場合の、ラウドスピーカの位置と聴取者の位置との組み合わせ候補を図２に示す。この特定の聴取場所を１次、２次、および４次モードの最大値およびヌル位置から離して配置する一方で、ラウドスピーカを３次モードのヌルポイントに配置してもよい。結果として、これらのモードだけがその部屋における共振モードである場合は、この特定の聴取場所における伝達関数は比較的平滑になるはずである。ただし、この方法は、聴取環境における定在波の影響を減らすために、単一の特定の聴取場所だけに的を絞っており、複数の聴取場所または聴取領域については考慮していない。実際に、この方法による予測は、部屋に他の軸モード、正接モード、および斜交モードが存在することによって信頼性がなくなる。
【００１８】
別の方法では、複数のサブウーファを「モードを打ち消す」構成に配置する。複数のラウドスピーカをリスニングルーム内に対称に設置することによって、弱め合う干渉と強め合う干渉とを利用して、定在波を減らしてもよい。ただし、「モードを打ち消す」対称的な構成は、理想的な部屋（すなわち、寸法的にも音響的にも対称的な部屋）を想定しており、部屋の形状や調度品の違いを含む実際の部屋の特性は考慮していない。さらに、ラウドスピーカの対称的配置は、特定の部屋の設定に対しては現実的な構成でも、望ましい構成でもないことがある。
【００１９】
振幅偏差を減らすための別のオーディオシステム構成技法として、数学的解析を用いる技法がある。このような数学的解析の１つでは、部屋のデータに基づき、その部屋内の定在波をシミュレートする。たとえば、部屋の長さ、幅、および高さなどの部屋寸法を入力し、入力データに基づき、さまざまなアルゴリズムによってサブウーファの配置位置を予測する。ただし、この数学的方法は、部屋の家具、調度品、構成などの音響特性を考慮しない。たとえば、内壁の表面が石積みの場合は、木造枠組壁に比べて、聴覚に対する作用が非常に異なることがある。さらに、この数学的方法は、部分的に囲われた部屋を効果的に補償することはできないので、部屋が長方形でない場合は、計算に手間取ることもある。
【００２０】
別の数学的方法は、各聴取場所で受聴した伝達関数を解析し、各聴取場所で受聴される等しい伝達関数を求める。図３は、室内に複数のサブウーファと複数のレシーバとを配置したシナリオの例を示す。参照符号Ｉは、システムに入力される信号である。ラウドスピーカ１とラウドスピーカ２とからこの部屋内の２つのレシーバ位置へのラウドスピーカ／部屋の伝達関数は、Ｈ１１〜Ｈ２２で示されており、Ｒ１およびＲ２は、２つのレシーバ位置における結果としての伝達関数を示す。音源ごとに各レシーバへの伝送経路があるので、この例における伝達関数の数は４つになる。各ラウドスピーカに送られる信号に対して、Ｍ１およびＭ２で表される電気的修正が可能であることを想定すると、修正された信号が追加されることもある。ここで、Ｍは、周波数に依存または独立の複素修正子である。この数学的解の複雑さを説明するために、この周波数領域における線形時不変系を次の等式によって解く。
【００２１】
Ｒ１（ｆ）＝１Ｈ１１（ｆ）Ｍ１（ｆ）＋１Ｈ２１（ｆ）Ｍ２（ｆ）      （１）
Ｒ２（ｆ）＝１Ｈ１２（ｆ）Ｍ１（ｆ）＋１Ｈ２２（ｆ）Ｍ２（ｆ）
ここで、すべての伝達関数および修正子は、当然、複素伝達関数および複素修正子である。これは、連立一次方程式の集合として認識されるので、次のように行列形式でより簡潔に表すことができる。
【００２２】
【数１】
2005151539.tif 000003
または単に、
ＨＭ＝Ｒ                              （３）
ここで、入力Ｉは１（ｕｎｉｔｙ）であると想定されている。
【００２３】
一般的な最適化目標は、Ｒを１に等しくすること、すなわち、すべてのレシーバ位置の信号を相互に等しくすることである。ＲｌとＲ２の両方が１に等しい場合は、Ｒを目標関数と見なしてもよい。Ｍ（オーディオシステムのための修正子）に対する等式（３）を解くと、Ｍ＝Ｈ−１、つまりＨの逆になる。Ｈは周波数に依存するので、Ｍに対する解は、周波数ごとに計算する必要がある。ただし、Ｈの値は、逆が計算不能か、または実装するには非現実的なこともある（一部の周波数においてはいくつかのラウドスピーカに対するゲインが非現実に高くなるなど）。
【００２４】
正確な数学的解を必ずしも求められるとは限らないので、従来の取り組みでは、誤差が最小の解など、計算しうる最良の解を求めようと試みてきた。誤差関数は、いずれか特定の構成が所望の解にどれだけ近いかを定義し、最小の誤差が最良の解を表す。ただし、この数学的手法は、莫大な量の計算エネルギーを要する割には、２パラメータ解について解くだけである。より多くのパラメータを検証する音響問題を解くのは、さらに困難である。
【００２５】
したがって、所定空間内の１つまたは複数の聴取場所のオーディオパフォーマンスを向上するようなオーディオシステムの構成を正確に決定するためのシステムが求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２６】
発明の概要
本発明は、次の項目を提供する。
【００２７】
１．車両内オーディオシステムの構成を選択する方法であって、
車両のラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
発生された音響信号に対する伝達関数を車両の複数の聴取場所で記録するステップと、
車両のためのオーディオシステムの構成候補を決定するステップと、
予測伝達関数を生成するために、構成候補に基づき伝達関数を修正するステップと、
車両の複数の聴取場所に対する予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
統計的解析に基づき構成を選択するステップと、
を含む方法。
【００２８】
２．選択した構成に基づき、車両内オーディオシステムを構成するステップをさらに含む、項目１に記載の方法。
【００２９】
３．項目１に記載の構成に基づき構成される、車両内オーディオシステム。
【００３０】
４．機械に方法を実行させるためのソフトウェアを有する機械可読媒体であって、
車両のラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するための命令と、
発生された音響信号に対する伝達関数を車両の複数の聴取場所で記録するための命令と、
車両のオーディオシステムの構成候補を決定するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、構成候補に基づき伝達関数を修正するための命令と、
車両の複数の聴取場所に対する予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【００３１】
５．車両内オーディオシステムの構成を選択する方法であって、
車両のためのオーディオシステム内の少なくとも１つの聴取場所において伝達関数を記録するステップと、
車両のためのオーディオシステムの構成候補を決定するステップと、
予測伝達関数を生成するために、構成候補に基づき伝達関数を修正するステップと、
予測伝達関数を統計的に解析するステップと、
統計的解析に基づき、車両のための構成を選択するステップと、
を含む方法に基づき選択される構成を含む、車両内オーディオシステム。
【００３２】
６．選択した構成に基づき、車両内オーディオシステムを構成するステップをさらに含む、項目５に記載の方法。
【００３３】
７．項目５に記載の構成に基づき構成される、車両内オーディオシステム。
【００３４】
８．車両のためのオーディオシステム内の少なくとも１つの聴取場所において伝達関数を記録するステップと、
車両のためのオーディオシステムの構成候補を決定するステップと、
予測伝達関数を生成するために、構成候補に基づき伝達関数を修正するステップと、
予測伝達関数を統計的に解析するステップと、
統計的解析に基づき、車両のための構成を選択するステップと、
を含む方法に基づき選択される構成を含む、車両内オーディオシステム。
【００３５】
９．機械に方法を実行させるためのソフトウェアを有する機械可読媒体であって、
車両のためのオーディオシステム内の少なくとも１つの聴取場所で記録された伝達関数を保存するための命令と、
車両内のオーディオシステムのための構成候補を決定するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、構成候補に基づき伝達関数を修正するための命令と、
予測伝達関数を統計的に解析するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【００３６】
１０．車両内オーディオシステムのための補正係数を少なくとも１つ選択する方法であって、
車両のためのラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
発生された音響信号に対する伝達関数を車両の複数の聴取場所で記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、補正係数候補に基づき伝達関数を修正するステップと、
車両の複数の聴取場所に対する予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
統計的解析に基づき補正係数を選択するステップと、
を含む方法。
【００３７】
１１．選択した補正係数を用いて車両内のオーディオシステムを構成するステップをさらに含む、項目１０に記載の方法。
【００３８】
１２．少なくとも１つの補正係数が遅延、ゲイン、および／またはフィルタリングを含む、項目１０に記載の方法。
【００３９】
１３．項目１０に記載の構成に基づき構成される車両内オーディオシステム。
【００４０】
１４．車両のためのラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
発生された音響信号に対する伝達関数を車両の複数の聴取場所で記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、補正係数候補に基づき伝達関数を修正するステップと、
車両の複数の聴取場所に対する予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
統計的解析に基づき、オーディオシステムに対する補正係数を選択するステップと、
を含む方法に基づき選択される構成を備える車両内オーディオシステム。
【００４１】
１５．少なくとも１つの補正係数が遅延、ゲイン、および／またはフィルタリングを含む、項目１４に記載の方法。
【００４２】
１６．コンピュータに方法を実行させるためのソフトウェアを有する機械可読媒体であって、
車両のためのラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するための命令と、
発生された音響信号に対する伝達関数を車両の複数の聴取場所で記録するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、補正係数候補に基づき伝達関数を修正するための命令と、
車両の複数の聴取場所に対する予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するための命令と、
統計的解析に基づき、補正係数を選択するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【００４３】
１７．車両用オーディオシステム内のラウドスピーカ位置候補から少なくとも１つのラウドスピーカ位置を選択するための方法であって、
車両のラウドスピーカ位置候補を決定するステップと、
車両のラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
発生された音響信号に対する伝達関数を複数の聴取場所で記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、ラウドスピーカ位置候補に基づき伝達関数を修正するステップと、
車両の複数の聴取場所に対する予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
統計的解析に基づき、車両のラウドスピーカ位置を少なくとも１つ選択するステップと、
を含む方法。
【００４４】
１８．項目１７で選択した少なくとも１つのラウドスピーカ位置に基づき、オーディオシステム内の少なくとも１つのラウドスピーカが構成される、車両内オーディオシステム。
【００４５】
１９．機械に方法を実行させるための命令を有する機械可読媒体であって、
車両用のオーディオシステム内のラウドスピーカ位置候補を決定するための命令と、
車両のラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するための命令と、
発生された音響信号に対する伝達関数を複数の聴取場所で記録するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、ラウドスピーカ位置候補に基づき伝達関数を修正するための命令と、
車両の複数の聴取場所に対する予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【００４６】
２０．車両内オーディオシステムのためのスピーカを選択する方法であって、
車両の少なくとも１つの聴取場所で伝達関数を記録するステップと、
スピーカ数候補を少なくとも１つ決定するステップと、
予測伝達関数を生成するために、スピーカ数候補に基づき伝達関数を修正するステップと、
予測伝達関数を統計的に解析するステップと、
統計的解析に基づき、スピーカ数候補から車両用のスピーカ数を選択するステップと、
を含む方法。
【００４７】
２１．コンピュータに方法を実行させるためのソフトウェアを有する機械可読媒体であって、
車両用スピーカ数候補を少なくとも１つ記録するための命令と
車両の少なくとも１つの聴取場所で伝達関数を記録するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、スピーカ数候補に基づき伝達関数を修正するための命令と、
予測伝達関数を統計的に解析するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【００４８】
２２．複数のスピーカと少なくとも１つの聴取場所とを含む車両用オーディオシステムのためのスピーカ種別を少なくとも１つ選択する方法であって、
車両用のスピーカ種別候補を決定するステップと、
スピーカ種別候補を複数のスピーカ位置候補に配置して、車両の聴取場所で伝達関数を記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、スピーカ種別候補とスピーカ位置候補とに基づき伝達関数を修正するステップと、
予測伝達関数を統計的に解析するステップと、
統計的解析に基づき、車両に対して少なくとも１つのスピーカ種別を選択するステップと、
を含む方法。
【００４９】
２３．コンピュータに方法を実行させるためのソフトウェアを有する機械可読媒体であって、
車両内のスピーカ種別候補を決定するため命令と
スピーカ種別候補を複数のスピーカ位置候補に配置して、車両の聴取場所で伝達関数を記録するための命令と、
予測伝達関数を生成するために、スピーカ種別候補とスピーカ位置候補とに基づき伝達関数を修正するための命令と、
予測伝達関数を統計的に解析するための命令と、
を含む機械可読媒体。
【００５０】
２４．クロスオーバフィルタを少なくとも１つ備えるオーディオシステムであって、
ラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
発生された音響信号に対する伝達関数を複数の聴取場所で記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、クロスオーバフィルタ候補に基づき伝達関数を修正するステップと、
車両用の複数の聴取場所に対する予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
統計的解析に基づき、オーディオシステムのためのクロスオーバフィルタを選択するステップと、
を含む方法に基づき選択されるクロスオーバフィルタを備えるオーディオシステム。
【００５１】
２５．オーディオシステムが車両内にある、項目２４に記載のオーディオシステム。
【００５２】
２６．複数のスピーカを備え、各スピーカに対応付けられるクロスオーバフィルタが上記方法に基づき選択される、項目２５に記載のオーディオシステム。
【００５３】
２７．クロスオーバフィルタ候補がフィルタの次数と３ｄＢダウンポイントとに基づき変わる、項目２４に記載のオーディオシステム。
【００５４】
２８．オーディオシステム用のクロスオーバフィルタを選択する方法であって、
ラウドスピーカ位置候補に配置された少なくとも１つのラウドスピーカから音響信号を発生するステップと、
発生された音響信号に対する伝達関数を複数の聴取場所で記録するステップと、
予測伝達関数を生成するために、クロスオーバフィルタ候補に基づき伝達関数を修正するステップと、
車両のための複数の聴取場所に対する予測伝達関数の少なくとも１つの周波数にわたって統計的に解析するステップと、
統計的解析に基づき、オーディオシステムのためのクロスオーバフィルタを選択するステップと、
を含む方法。
【００５５】
本発明は、部屋または車両内部などの所定空間のためのオーディオシステムを構成するためのシステムである。本システムでは、単一の聴取場所または複数の聴取場所における伝達関数に影響する、オーディオシステム構成のどのような変数またはパラメータでも解析してもよい。パラメータの例として、ラウドスピーカの位置、ラウドスピーカの数、ラウドスピーカの種類、聴取場所、補正係数（たとえば、フィルタリング（一例はパラメトリック等化）、周波数に依存しないゲイン、および遅延）、およびクロスオーバフィルタが挙げられる。
【００５６】
本システムは、予測伝達関数の統計的解析を提供する。この統計的解析を使用して、単一の聴取者または複数の聴取者を対象としたオーディオシステムを構成してもよく、たとえばオーディオシステム内の単一パラメータに対する単一の値または複数のパラメータに対する複数の値を選択してもよい。振幅と位相とを含む伝達関数の測定は、単一の聴取場所で行っても、複数の聴取場所で行ってもよい。伝達関数は、ラウドスピーカをラウドスピーカ位置候補に配置し、聴取場所でマイクロフォンまたは他の音響測定装置を用いて伝達関数を記録することによって測定した生データを含んでもよい。次に、パラメータ値候補などの、オーディオシステムの構成候補に基づき、この伝達関数を修正してもよい。パラメータ値候補の例として、ラウドスピーカ位置候補、ラウドスピーカ数候補、ラウドスピーカ種別候補、補正係数値候補、および／またはクロスオーバフィルタ値候補が挙げられる。修正された伝達関数は、構成候補に対する予測伝達関数を表してもよい。次に、単一の聴取場所または複数の聴取場所に対する予測伝達関数の少なくとも一部、たとえば振幅や特定の周波数帯内の振幅などを統計的に解析してもよい。この統計的解析は、予測伝達関数の平坦度、一致度、効率、平滑度などの特定のメトリックを表してもよい。この統計的解析に基づき、オーディオシステムを構成してもよい。たとえば、この統計的解析に基づき、特定のメトリックを最大化または最小化する予測伝達関数内のパラメータなど、単一または複数のパラメータの値を選択してもよい。この方法によって、オーディオシステムの構成を各聴取場所に対して改善または最適化してもよい。空間が車両内部の場合は、この統計的解析に基づき選択した単一または複数のパラメータを用いて、その車両用のオーディオシステムを構成してもよい。空間が部屋の場合は、この統計的解析に基づき選択した単一または複数のパラメータを用いて、その部屋用のオーディオシステムを構成してもよい。
【００５７】
予測伝達関数を用いて実施しうる統計的解析の種類は多数ある。第１の種類の統計的解析によって、複数の聴取場所にわたる予測伝達関数の一致度を示してもよい。システムを等化する場合は、第１の種類の例として、平均空間変動、平均空間標準偏差、平均空間包絡線（すなわち、最小および最大）、および平均空間最大平均が挙げられる。第２の種類の統計的解析によって、予測伝達関数の平坦度を測定してもよい。第２の種類の例として、空間平均の変動、空間平均の標準偏差、空間平均の包絡線、および空間最小値の変動が挙げられる。第３の種類の統計的解析によって、予測伝達関数に対する総合音圧レベルの座席間の差を測定してもよい。第３の種類の例として、平均レベルの変動、平均レベルの標準偏差、平均レベルの包絡線、および平均レベルの最大平均が挙げられる。統計的解析によって、メトリックが最小または最大になる（たとえば、平坦度が上がる）構成を選択できるように、一致度、平坦度、または音圧レベルの差など、差のメトリックを提供してもよい。
【００５８】
第４の種類の統計的解析では、単一の聴取場所または複数の聴取場所における予測伝達関数の効率を調べる。実際に、この統計的解析を、単一の聴取場所または複数の聴取場所における特定の周波数、周波数群、または周波数範囲に対するサウンドシステムの効率の尺度としてもよい。第４の種類の例として、音響効率が挙げられる。単一の聴取場所を有するオーディオシステムの場合は、各ラウドスピーカに対する総ドライブレベルで割った平均レベルを音響効率によって測定してもよい。複数の聴取場所を有するオーディオシステムの場合は、各ラウドスピーカに対する総ドライブレベルで割った平均総合レベルを音響効率によって測定してもよい。予測伝達関数に対する音響効率を調べて、予測伝達関数に対する音響効率がより高いか、または最も高い構成を選択してもよい。
【００５９】
第５の種類の統計的解析では、単一の聴取場所または複数の聴取場所における予測伝達関数の出力を調べる。この統計的解析は、単一の聴取場所または複数の聴取場所における特定の周波数、周波数群、または周波数範囲に対するサウンドシステムの生出力の尺度にしてもよい。単一の聴取場所を有するオーディオシステムの場合は、出力を調べる統計的解析の例として、平均レベルが挙げられる。複数の聴取場所を有するオーディオシステムの場合は、出力を調べる統計的解析の例として、平均総合レベルが挙げられる。第６の種類の統計的解析では、単一の聴取場所における予測伝達関数の平坦度を調べる。この統計的解析によって、単一の聴取場所における予測伝達関数の変動、たとえば振幅変動や振幅標準偏差など、を解析してもよい。
【００６０】
本システムは、単一の聴取場所または複数の聴取場所を有するオーディオシステムにおけるラウドスピーカの位置、ラウドスピーカの数、ラウドスピーカの種類、補正係数、聴取場所、クロスオーバフィルタ、またはこれらの体系の組み合わせを選択する手法も提供する。たとえば、ラウドスピーカを所定空間内の多数の位置候補に配置してもよい。本発明は、所定空間のためのラウドスピーカ位置を選択するためのシステムを含む。ラウドスピーカをラウドスピーカ位置候補に配置し、単一の聴取場所または複数の聴取場所において伝達関数を記録することによって、単一の聴取場所または複数の聴取場所における伝達関数を測定してもよい。次に、予測伝達関数を生成するために、ラウドスピーカ位置候補に基づき、この伝達関数を修正してもよい。たとえば、予測伝達関数を生成するために、ラウドスピーカ位置候補のさまざまな組み合わせに基づき、伝達関数を組み合わせてもよい。予測伝達関数の平坦度、一致度、効率などの特定の様相を示すために、この予測伝達関数を統計的に解析してもよい。ラウドスピーカ位置の選択は、所望の様相または様相集合を示す予測伝達関数に基づいてもよい。
【００６１】
別の例として、所定の空間は、オーディオシステムのためにさまざまな数のラウドスピーカを配置しうる空間であってもよい。本発明は、所定空間内のオーディオシステム用ラウドスピーカの数を選択するためのシステムを含む。オーディオシステム内の単一の聴取場所または複数の聴取場所に対する伝達関数は、ラウドスピーカ数候補に基づき修正してもよい。たとえば、ラウドスピーカ数候補の１つに等しい数のラウドスピーカの組み合わせ候補を解析するには、伝達関数を組み合わせることによって、予測伝達関数を生成してもよい。予測伝達関数の平坦度、一致度、効率などの特定の様相を示すために、予測伝達関数を統計的に解析してもよい。ラウドスピーカ数の選択は、所望の様相または様相集合を示す予測伝達関数に基づいてもよい。次に、選択した数のラウドスピーカを車両内オーディオシステムなどの特定のオーディオシステムに実装してもよい。
【００６２】
さらに別の例として、ラウドスピーカは、品質または品質群によってそれぞれ異なることがある。たとえば、ラウドスピーカは、放射パターン（たとえば、単極か双極か）によって異なることがある。別の例として、ラウドスピーカは、極性の切り替えによって異なることがある。本発明は、単一の聴取場所または複数の聴取場所を有するオーディオシステムのためのラウドスピーカの種類または種類群を選択するためのシステムを含む。さまざまな種類のラウドスピーカをラウドスピーカ位置候補に配置し、伝達関数を記録することによって、伝達関数を測定してもよい。たとえば、各種のラウドスピーカを各ラウドスピーカ位置候補に配置し、伝達関数を各聴取場所で記録してもよい。ラウドスピーカの種類に基づき、この伝達関数を修正してもよい。たとえば、伝達関数を組み合わせて予測伝達関数を生成することによって、さまざまな種類のラウドスピーカの組み合わせ候補を解析してもよい。これらの予測伝達関数を統計的に解析することによって、予測伝達関数の平坦度、一致度、効率などの特定の様相を示してもよい。ラウドスピーカの種類または種類群の選択は、目的の様相または様相集合を示す予測伝達関数に基づいてもよい。次に、この種類または種類群のラウドスピーカを車載オーディオシステムなどの特定のオーディオシステムに実装してもよい。
【００６３】
補正係数をこのオーディオシステムに適用してもよい。補正係数として、遅延、ゲイン、振幅、またはフィルタリングを含んでもよいが、これだけに限定されるものではない。これらの補正係数は、特定の周波数範囲（低、中、または高周波など）に適用してもよく、またオーディオシステム内の１つまたは複数のスピーカに対する信号に適用してもよい。さらに、これらの補正係数は、一時的（位相を変更するだけのフィルタリングまたは遅延など）であっても、非一時的であってもよい。本システムは、所定空間内のオーディオシステムに対する単一または複数の補正係数の選択を含む。聴取場所に対する伝達関数を補正係数候補によって修正することによって、予測伝達関数を生成してもよい。予測伝達関数の平坦度、一致度、効率などの特定の様相を示すために、予測伝達関数を統計的に解析してもよい。補正係数の選択は、目的の様相または様相集合を示す予測伝達関数に基づいてもよい。次にこれらの補正係数を、車載オーディオシステムなどの特定のオーディオシステムに実装してもよい。
【００６４】
オーディオシステムは、複数の聴取場所候補を含むことがある。本システムは、複数の聴取場所候補からの１つまたは複数の聴取場所の選択を含む。聴取場所候補に対する伝達関数を記録してもよい。ラウドスピーカ位置候補、スピーカ種別候補、補正係数候補、および／またはクロスオーバフィルタなどの、オーディオシステムのパラメータ候補によってこれらの伝達関数を修正することによって、予測伝達関数を生成してもよい。予測伝達関数の平坦度、一致度、効率などの特定の様相を示すために、予測伝達関数を統計的に解析してもよい。単一または複数の聴取場所の選択は、目的の様相または様相集合を示す予測伝達関数に基づいてもよい。
【００６５】
クロスオーバフィルタをこのオーディオシステムに適用してもよい。クロスオーバフィルタを１つまたは複数のスピーカに対応付けてもよい。たとえば、スピーカを特定の周波数範囲で動作させる場合は、このスピーカが所期の範囲で動作するように、フィルタを選択してもよい。フィルタにはさまざまな特性があり、たとえば、フィルタの種類（たとえば、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、ノッチフィルタ、帯域通過フィルタ、またはこのようなフィルタの組み合わせ）、３ｄＢダウンポイント、フィルタの次数などがある。本発明は、車両などの所定空間を対象としたクロスオーバフィルタの特性の選択を含む。クロスオーバフィルタの候補値に基づき、オーディオシステム内の単一または複数の聴取場所に対する伝達関数を修正してもよい。予測伝達関数の平坦度、一致度、効率などの特定の様相を示すために、予測伝達関数を統計的に解析してもよい。クロスオーバフィルタの３ｄＢポイント、フィルタ次数などの特性の選択は、目的の様相または様相集合を示す予測伝達関数に基づいてもよい。次に、選択したクロスオーバフィルタを車両用オーディオシステムなどのオーディオシステム内で使用してもよい。
【００６６】
本発明の他のシステム、方法、特徴、および利点は、当業者には明らかであろうし、または以下の図および詳細説明を検討することによって明らかになるであろう。このような追加のシステム、方法、特徴、および利点はすべて本明細書に含まれ、また本発明の範囲に含まれ、さらに以下の請求項によって保護されるものとする。
【００６７】
発明の詳細な説明
所定の空間のためのオーディオシステムを構成するためのシステムを提供する。オーディオシステムを構成するために、本システムによってオーディオシステムの構成候補を統計的に解析してもよい。構成候補として、ラウドスピーカの位置、ラウドスピーカの数、ラウドスピーカの種類、聴取場所、補正係数、フィルタ、またはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。統計的解析によって、予測伝達関数の一致度、予測伝達関数の平坦度、予測伝達関数に対する座席間の総合音圧レベルの差、予測伝達関数の効率、または予測伝達関数の出力を含む、構成候補の少なくとも１つのメトリックを示してもよい。本システムは、単一または複数の聴取場所を有するオーディオシステム内のラウドスピーカの位置、ラウドスピーカの数、ラウドスピーカの種類、補正係数、聴取場所、クロスオーバフィルタ、またはこれらの体系の組み合わせを選択する手法も提供する。
【００６８】
図４は、低域特性などのオーディオ性能を本願明細書に記載の方法によって向上しうる、部屋境界壁４０２によって画定された部屋４００を示す。部屋４００は、ラウドスピーカを配置するどのような種類の空間を含んでいてもよい。この空間は、ドアを閉めた部屋や車両（自動車やトラックなど）内部など、境界によって完全に包囲されていてもよいし、または玄関につながっている部屋、ドアを開けた部屋、仕切りがない部屋、またはサンルーフを開けた車両など、境界によって部分的に包囲されていてもよい。空間内の低域特性は、部屋に関しては本願明細書および添付請求項において記載するが、車両内部、録音スタジオ、家庭の居住空間、コンサートホール、映画館、部分的に囲まれた空間などが含まれることは言うまでもない。部屋の境界壁４０２などの部屋境界は、部屋を部分的または全面的に囲む間仕切りを含む。部屋の境界は、石膏、木、コンクリート、ガラス、レザー、織物、およびプラスチックなど、どのような材料で作られていてもよい。家庭においては、部屋の境界は石膏、築壁、または織物で作られていることが多い。境界は、壁、掛け布、家具、備品などを含んでもよい。車両においては、部屋の境界はプラスチック、レザー、ビニール、ガラスなどで作られていることが多い。部屋の境界は、音を反射、拡散、および吸収する能力がそれぞれ異なる。部屋の境界の音響特性が音響信号に影響することもある。
【００６９】
部屋４００はサウンドシステム４７０を含むが、サウンドシステム４７０はＣＤプレーヤ、チューナ、ＤＶＤプレーヤなどの音源４１２、オプションのプロセッサ４０４、アンプ４１０、およびラウドスピーカ４１４を含んでもよい。点線４７０は、音源４１２、オプションのプロセッサ４０４、アンプ４１０、およびラウドスピーカ４１４がサウンドシステムに含まれうることを示す。
【００７０】
ラウドスピーカ４１４は、変換器を囲む箱状の構成を一般に有するラウドスピーカ筐体を含んでもよい。このラウドスピーカ筐体は、ラウドスピーカ位置の壁または車両内などの環境条件に適合する他の形状および構成を有していてもよい。また、このラウドスピーカは、その筐体の全体または一部として、壁または車両の一部を利用してもよい。
【００７１】
このラウドスピーカは、低域から高域までの音響周波数の全範囲を提供してもよい。多くのラウドスピーカは、筐体内に複数の変換器を有する。ラウドスピーカ筐体内に複数の変換器を使用すると、一般に個々の変換器はそれぞれ異なる周波数帯でより効果的に動作する。低周波など、音響周波数の特定の範囲を提供するために、ラウドスピーカまたはラウドスピーカの一部を最適化してもよい。ラウドスピーカは、専用のアンプ、ゲインコントロール、イコライザなどを含んでもよい。ラウドスピーカは他の構成でもよく、たとえば構成要素の数をこれより減らしても、増やしてもよい。
【００７２】
低周波を発生させるために最適化した変換器を含むラウドスピーカまたはラウドスピーカの一部は、一般にサブウーファと呼ばれる。サブウーファは、低周波を発生させることが可能な任意の変換器を含んでもよい。特に断り書きがない限り、本願明細書および添付明細書においては、低周波を発生させることが可能なラウドスピーカをサブウーファという用語で呼ぶが、ただし、低周波を発生させ、共通の電気信号に応答できるラウドスピーカまたはラウドスピーカの一部はどのようなものでもサブウーファに含まれる。
【００７３】
この部屋は、８つのラウドスピーカ位置候補４４０〜４４７を含んでおり、１つまたは複数のラウドスピーカを配置してもよい。ラウドスピーカ位置候補の数はこれより少なくても多くてもよい。ラウドスピーカの位置または「位置」は、サブウーファなどのラウドスピーカを配置しうる空間内の物理的な場所である。位置として、家の中の部屋の隅、壁、または天井、あるいは車両の内部パネルを含んでもよい。
【００７４】
部屋は、聴取者が座りうる６つの聴取場所４５０〜４５５も含む。聴取場所の数も同様に、これより少なくても多くてもよい。聴取場所または「場所」は、聴取者が座位または立位を取りうる空間内の物理的区域である。場所として、屋内の長椅子または椅子、あるいは車両内の運転手またはパイロットの座席を挙げてもよい。聴取場所は部屋の中のどこでもよいが、一般に美的および人間工学的観点から選択される。また、聴取場所は、高域および中域周波数の音響性能の良さに基づき選択してもよい。
【００７５】
ラウドスピーカ位置候補４４０〜４４７のそれぞれにラウドスピーカ４１４を配置し、聴取場所４５０〜４５５のそれぞれで測定することによって、ラウドスピーカ位置候補４４０〜４４７のそれぞれについて、聴取場所４５０〜４５５のそれぞれにおいて伝達関数を求めてもよい。伝達関数によって、約１２０ヘルツ（Ｈｚ）未満、約１００Ｈｚ未満、約８０Ｈｚ未満、約６０Ｈｚ未満、約５０Ｈｚ未満、約４０Ｈｚ未満、または２０Ｈｚと８０Ｈｚとの間など、さまざまな範囲の周波数を測定してもよい。たとえば、第１のラウドスピーカ位置候補４４０に対する周波数応答などの伝達関数を第１の聴取場所４５０で求めてもよい。その後、残りのラウドスピーカ位置候補４４１〜４４７のそれぞれについて、第１の聴取場所４５０で伝達関数を求める作業を繰り返してもよい。複数の聴取場所を考慮する場合は、ラウドスピーカ位置候補４４０〜４４７のそれぞれについて第２の聴取場所４５１で伝達関数を求める作業を繰り返し、最後の聴取場所４５５に達するまでこの作業を繰り返してもよい。図４に示す構成においては、聴取場所４５０〜４５５のそれぞれに対して８つの伝達関数を求めうるので、部屋４００に対して合計で４８の伝達関数を求めることが可能である。
【００７６】
種類Ａのラウドスピーカと種類Ｂのラウドスピーカとを使用するなど、複数の種類のラウドスピーカを使用する場合は、各位置候補について２つの伝達関数を求めてもよい。種類Ａのラウドスピーカと種類Ｂのラウドスピーカとは、品質がそれぞれ違ってもよい。単なる一例であるが、種類Ａのラウドスピーカが双極のラウドスピーカであって、種類Ｂのラウドスピーカが従来型（単極）のラウドスピーカであってもよい。位置４４０などの位置候補のそれぞれに対して８つのラウドスピーカ位置候補がある例では、聴取場所４５０〜４５５のそれぞれに対して１４０Ａ伝達関数と１４０Ｂ伝達関数とを求めてもよい。簡単にするために、位置という用語の以降の使用においては、１種類のラウドスピーカの使用に限定するが、複数の種類のラウドスピーカを考慮してもよい。
【００７７】
求める伝達関数によって、どのような音響的様相を測定してもよい。たとえば、求める伝達関数は、振幅または音量成分、および位相成分を含んでもよい。振幅値と位相値とが必要であれば、これらを得られるどのような方法によって伝達関数を求めてもよい。伝達関数の振幅成分と位相成分とは、ベクトルとして表してもよい。伝達関数は、１つの周波数またはトーンで求めてもよいし、あるいは２Ｈｚ刻みで２０Ｈｚから２０，０００Ｈｚまでというように、複数の周波数またはトーンで求めてもよい。考慮される周波数間隔を周波数分解能と呼ぶこともある。
【００７８】
音響信号がラウドスピーカ４１４を出て、部屋境界４０２と作用し合い、聴取場所４５０〜４５５に達するときに音響信号に発生する振幅および／または位相の偏差を伝達関数に反映させてもよい。不規則な非平行四辺形の部屋および完全には囲まれていない部屋によって導入される偏差を伝達関数に反映させてもよい。伝達関数を求めるために、部屋の寸法、部屋境界４０２の音響効果などを測定する必要はない。むしろ、音響信号を位置候補４４０〜４４７のうちの１つに配置されたラウドスピーカ４１４から出力し、聴取場所４５０〜４５５のうちの１つに置かれたマイクロフォンまたは他の音響測定装置によって録音してよい。
【００７９】
図５において、本発明を実装するためのシステムは、サウンドシステム５００、測定装置５２０、および計算装置５７０を含んでもよい。このサウンドシステムは、サウンドプロセッサ５０２、外付け構成要素５１２、およびラウドスピーカ１〜Ｎ(図中５１４、５１６、および５１８）を有する汎用サウンドシステムを備えてもよい。サウンドシステムは他の構成でもよく、構成要素がこれより多くても少なくてもよい。
【００８０】
サウンドプロセッサ５０２は、レシーバ、プリアンプ、サラウンドサウンドプロセッサなどを備えてもよい。サウンドプロセッサ５０２は、デジタルドメイン、アナログドメイン、またはこの両方の組み合わせで動作させてもよい。サウンドプロセッサ５０２は、プロセッサ５０４とメモリ５０６とを含んでもよい。プロセッサ５０４は、システムメモリ５０６にアクセスすることによって、算術演算、論理演算、および／または制御動作を行ってもよい。サウンドプロセッサ５０２は、入出力装置（Ｉ／Ｏ）５０８をさらに含んでもよい。以下に説明するように、入出力装置５０８は入力を受け取り、出力を測定装置５２０と外付け構成要素５１２とに送る。
【００８１】
サウンドプロセッサ５０２は、プロセッサ５０４とつながっているアンプ５１０をさらに含んでもよい。アンプ５１０は、デジタルドメイン、アナログドメイン、またはこの両方の組み合わせで動作させてもよい。ラウドスピーカのオーディオ出力を制御するために、アンプ５１０は、制御情報（電流など）を１つまたは複数のラウドスピーカに送ってもよい。ラウドスピーカの例として、ラウドスピーカ１〜Ｎ(図中５１４、５１６、および５１８）が挙げられる。あるいは、ラウドスピーカ１〜Ｎ(図中５１４、５１６、および５１８）は、アンプおよび／または他の制御回路を含んでもよい。ラウドスピーカ１〜Ｎ(図中５１４、５１６、および５１８）は、効率（所定のパワー入力に対する音響出力）と設計とが同一のラウドスピーカでもよい。あるいは、ラウドスピーカ１〜Ｎ(図中５１４、５１６、および５１８）は、効率と設計とがそれぞれ異なっていてもよい。サウンドプロセッサ５０２は、外付け構成要素５１２から入力を受信し、出力を外付け構成要素５１２に送ってもよい。外付け構成要素５１２の例として、ターンテーブル、ＣＤプレーヤ、チューナ、およびＤＶＤプレーヤが挙げられるが、これだけに限定されるものではない。構成によっては、外付け構成要素５１２、プロセッサ５０４、またはアンプ５１０の後に、１つまたは複数のデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）（図示せず）を実装してもよい。
【００８２】
測定装置５２０は、サウンドシステム５００から出力される音響信号の測定を可能にし、たとえば（ｌ）１つ、いくつか、または一定範囲の周波数で出力された音響信号の振幅、および／または（２）１つ、いくつか、または一定範囲の周波数で出力された音響信号の振幅と位相、を測定できる。測定装置の一例は、音圧レベルメータであり、これによって音響信号の振幅を求めてもよい。測定装置の別の例は、伝達関数解析器であり、これによって音響信号の振幅と位相とを求めてもよい。以下に説明するように、伝達関数解析器によってデータをプロットして出力ファイルを生成し、これを計算装置５７０に送って処理してもよい。
【００８３】
測定装置５２０は、音響信号の測定能力を含む汎用計算器を備えてもよい。たとえば、オーディオ測定機能を提供するために、伝達関数解析器ＰＣＩカード５６２を測定装置５２０に含めてもよい。あるいは、測定装置５２０は、伝達関数解析器専用の機能を有する装置を備えてもよい。
【００８４】
測定装置５２０は、処理装置５３２と、システムメモリ５２２と、システムメモリ５２２を含むさまざまなシステム構成要素を処理装置５３２に結合するシステムバス５３８とを含んでもよい。処理装置５３２は、システムメモリ５２２にアクセスすることによって、算術演算、論理演算、および／または制御動作を行ってもよい。システムメモリ５２２は、処理装置５３２との組み合わせで使用される情報および／または命令を格納してもよい。システムメモリ５２２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５２４および読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５３０などの揮発性および非揮発性メモリを含んでもよい。ＲＯＭ５３０には、基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を格納してもよい。ＢＩＯＳは、スタートアップ時などに測定装置５２０内の要素間での情報転送を助ける基本ルーチンを含んでもよい。システムバス５３８は、メモリバスまたはメモリコントローラと、周辺バスと、さまざまなバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバスとを含むさまざまな種類のバス構造のいずれかでよい。
【００８５】
測定装置５２０は、ハードディスク（図示せず）に対して読み出しと書き込みとを行うためのハードディスクドライブ５４２、および取り外し可能な外付けディスク５４８に対して読み出しまたは書き込みを行うための外付けディスクドライブ５４６をさらに含んでもよい。取り外し可能ディスクは、磁気ディスクドライブ用の磁気ディスク、または光ディスクドライブ用のＣＤＲＯＭなどの光ディスクでもよい。上記の伝達関数装置によって生成される出力ファイルは、取り外し可能な外付けディスク５４８に保存し、計算装置５７０に転送してさらに処理してもよい。測定装置は他の構成でもよく、たとえば構成要素を減らしても追加してもよい。
【００８６】
ハードディスクドライブ５４２および外付けディスクドライブ５４６は、それぞれハードディスクドライブインタフェース５４０および外付けディスクドライブインタフェース５４４によって、システムバス５３８に接続してもよい。ドライブとそのコンピュータ可読媒体は、測定装置５２０のためのコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータの非揮発性記憶を提供してもよい。図４に示す典型的環境においては、ハードディスクと外付けディスク５４８とが使われているが、この典型的な動作環境では、磁気カセット、フラッシュメモリカード、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリなど、データを保存でき、このデータにコンピュータがアクセス可能な他の種類のコンピュータ可読媒体も使用しうる。
【００８７】
ハードディスク、外付けディスク５４８、ＲＯＭ５３０、またはＲＡＭ５２４には、オペレーティングシステム（図示せず）、１つまたは複数のアプリケーションプログラム５２６、他のプログラムモジュール（図示せず）、およびプログラムデータ５２８を含む多数のプログラムモジュールを格納してもよい。このようなアプリケーションプログラムの１つとして、伝達関数ＰＣＩカード５６２からダウンロード可能な伝達関数解析器の機能を含んでもよい。
【００８８】
ユーザは、コマンドおよび／または情報をキーボード５５８などの入力装置を介して測定装置５２０に入力してもよい。マイクロフォン５６０を使用して、オーディオ出力を測定してもよい。他の入力装置（図示せず）として、マウスまたは他のポインティングデバイス、マイクロフォン５６０以外のセンサ、ジョイスティック、ゲームパッド、スキャナなどを含んでもよい。上記および他の入力装置は、システムバス５３８に結合されるシリアルポートインタフェース５５４を介して処理装置５３２に接続してもよいし、あるいはパラレルポートインタフェース５５０、ゲームポート、またはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）などの他のインタフェースによってまとめてもよい。さらに、プリンタ５５２を使用して情報を印刷してもよい。プリンタ５５２および他のパラレル入出力装置は、パラレルポートインタフェース５５０を介して処理装置５３２に接続してもよい。モニタ５３７または他の種類の表示装置も、ビデオ入出力装置５３６などのインタフェースを介して、システムバス５３８に接続される。測定装置５２０は、モニタ５３７のほか、ラウドスピーカまたは他の可聴出力装置など他の周辺出力装置（図示せず）を含んでもよい。
【００８９】
以下により詳しく説明するように、音響信号を部屋のさまざまな区域で測定するために、測定装置５２０は、サウンドシステム５００など他の電子装置と交信してもよい。ラウドスピーカ５１４、５１６、および５１８のうちの１つをラウドスピーカ位置候補４４０〜４４７のうちの１つ、いくつか、またはすべてに配置してもよい。マイクロフォン５６０または他の種類の音響信号センサを聴取場所候補４５０〜４５５のうちの１つ、いくつか、またはすべてに配置してもよい。所定の音響信号を放出するために、サウンドシステム５００によってラウドスピーカを制御してもよい。次に、ラウドスピーカから出力される音響信号を聴取場所でマイクロフォン５６０によって検知してもよい。次に、出力された音響信号の振幅や位相などのさまざまな様相を測定装置５２０によって記録してもよい。
【００９０】
所定の音響信号を放出するためのサウンドシステム５００の制御は、さまざまな方法で実施してよい。サウンドシステム５００を制御するために、測定装置５２０は入出力装置（Ｉ／Ｏ）５３４からのコマンドを、ライン５６４を介して、入出力装置５０８に提供してもよい。次に、サウンドシステムは、測定装置からのコマンドに基づき、所定の音響信号を放出してもよい。サウンドシステムはまた、測定装置からコマンドを受信せずに、所定の信号を配置されているラウドスピーカに送ってもよい。たとえば、外付け構成要素２１２は、ＣＤプレーヤを含んでもよい。このＣＤプレーヤに特定のＣＤを挿入し、再生してもよい。再生中、ラウドスピーカから出力された音響信号を聴取場所でマイクロフォン５６０によって検知してもよい。
【００９１】
さまざまな聴取場所に対してさまざまなラウドスピーカ位置から出力され、測定された音響信号を外付けディスク５４８などに保存してもよい。外付けディスク５４８を計算装置５７０への入力としてもよい。計算装置５７０は別のコンピューティング環境でもよく、測定装置５２０に関して上に記載した要素の多くまたはすべてを含んでもよい。計算装置５７０は、下記の数的に集中的な統計的解析を実施するために、処理装置５３２より高機能の処理装置を含んでもよい。
【００９２】
以下にさらに説明するように、サウンドプロセッサ５０２、プロセッサ５０４、アンプ５１０、ラウドスピーカ１〜Ｎ（図中５１４、５１６、および５１８）、またはサウンドシステム５００内の複数の位置に補正を実装してもよい。サウンドプロセッサ５０２は、デジタルからアナログへの変換の前に時間遅延を実装してもよい。サウンドプロセッサ５０２は、ゲインの補正および／または等化をアナログドメインまたはデジタルドメインに実装してもよい。ラウドスピーカ５１４に対する６ｄＢの振幅低減など補正の設定は、ユーザがサウンドプロセッサ５０２に入力してもよい。これらの設定の実装は、サウンドシステム５００によって自動化してもよい。
【００９３】
図５に示すように、測定装置５２０は、サウンドシステム５００から分離している。あるいは、測定装置５２０の機能をサウンドシステム５００に組み込んでもよい。さらに、図５に示すように、測定装置５２０は、計算装置５７０から分離している。測定装置５２０が十分な計算能力を有している場合は、計算装置５７０を使用する必要はなく、測定装置５２０によって測定と下記の計算とを行ってもよい。サウンドシステム５００、測定装置５２０、および計算装置５７０は、他の構成でもよく、たとえば構成要素がこれより少なくても多くてもよい。
【００９４】
図６は、サウンドシステムの低域特性などの性能を向上させるために構成を選択する手法を概略的に示すフローチャート６００である。サウンドシステムの構成は、サウンドシステムのためのパラメータまたはパラメータ集合を含んでもよい。パラメータは、聴取場所における伝達関数に影響する様相であれば何を含んでもよく、たとえば（１）ラウドスピーカの位置、（２）ラウドスピーカの数、（３）ラウドスピーカの種類、（４）補正設定、（５）聴取場所、および／または（６）クロスオーバフィルタなどを含んでもよい。
【００９５】
オーディオシステムの構成候補を解析するために、ブロック６０２に示すように、パラメータ値候補を選択してもよい。たとえば、ラウドスピーカ位置候補を選択してもよい。位置候補として、ラウドスピーカを配置しうる所定空間内の任意の位置を含んでもよい。たとえば、位置候補は、図４に示す８つのラウドスピーカ位置候補４４０〜４４７など、ユーザによって入力される複数の離散的な位置候補を含んでもよい。車両などの空間においては、ラウドスピーカの位置候補が事前に決まっていることもある。別の例として、ラウドスピーカ数候補を選択してもよい。ラウドスピーカ数候補は、所定空間内のラウドスピーカ数としてありうる数であればどのような数を含んでもよい。この数は、上限、下限、または上下限を含んでもよい。たとえば、ラウドスピーカ数候補として、ラウドスピーカの最小数および最大数を含んでもよい。さらに別の例として、ラウドスピーカ種別候補を選択してもよい。ラウドスピーカの種類として、ラウドスピーカのさまざまな品質を含んでもよい。たとえば、ラウドスピーカの種類として、双極ラウドスピーカおよび単極ラウドスピーカを含んでもよい。さらに別の例では、空間は、離散数の聴取場所候補を含んでもよい。一般に、聴取場所は、事前に決められ、変更される可能性はない。ただし、柔軟な空間構成によって、複数の聴取場所候補から１つまたは複数の聴取場所を選択できるようにしてもよい。
【００９６】
補正設定値候補をさらに選択してもよい。補正設定として、サウンドシステム５００への実装時に、ラウドスピーカの配置に依存せずに低域特性を向上させるための調整を含んでもよい。この補正は、１つまたは複数のラウドスピーカに適用してもよい。低域特性を含む周波数性能を向上するために、補正とラウドスピーカの最適数および最適位置とを組み合わせてもよいし、あるいはそれぞれ別個に考慮してもよい。補正設定の例として、ゲイン、遅延、およびフィルタリングに対する補正が挙げられる。フィルタリングの例として、バンドカットつまりノッチ、帯域通過、低域通過、高域通過、全域通過（振幅ではなく位相の変更）、およびＦＩＲ（有限インパルス応答）を挙げてもよい。フィルタリングの補正設定は、さまざまな聴取場所に対する周波数応答を等化するために使用してもよいので、イコライザ補正設定と呼んでもよい。サウンドシステムパラメータの選択については、図７に関してより詳しく説明する。
【００９７】
ブロック６０４に示すように、ラウドスピーカ位置候補に対する伝達関数を単一または複数の聴取場所において入力してもよい。決定された伝達関数に対する測定は、ＭＬＳＳＡ音響測定システムを用いて２Ｈｚ分解能で実施してもよい。伝達関数決定のフローチャートについては、図８に関して以下により詳細に説明する。
【００９８】
ブロック６０６に示すように、サウンドシステムパラメータ値候補に基づき、伝達関数を修正してもよい。サウンドシステムパラメータ値候補を組み合わせて、オーディオシステムの構成候補を表してもよい。たとえば、サウンドシステムパラメータ値候補は、スピーカの組み合わせ候補、補正係数候補、クロスオーバフィルタ候補、ラウドスピーカ種別候補、聴取場所候補、またはスピーカと補正係数候補との組み合わせ候補など、パラメータ候補の任意の組み合わせを表してもよい。システムの構成候補に基づき、以前記録した伝達関数を組み合わせてもよいし、さらに／または調整してもよい。このように、修正された伝達関数は、サウンドシステムの構成候補に対して予測される伝達関数を表してもよい。伝達関数の修正については、図９に関してより詳細に説明する。
【００９９】
次に、ブロック６０８に示すように、統計的解析技法などの解析技法の１つまたは複数を予測伝達関数に適用してもよい。統計的解析を使用して、１つまたは複数のパラメータ値候補を含む、オーディオシステムのさまざまな構成を評価してもよい。具体的には、統計的解析によって、複数のサウンドシステムパラメータのそれぞれ個別の効果、またはこれらのパラメータを組み合わせた連携効果を考慮することによって、低域特性の向上など、サウンドシステムの周波数性能を向上するための合理的取り組みを提供してもよい。この統計的解析では、予測伝達関数について単一の様相またはメトリック、あるいは複数の様相またはメトリックを測定してもよい。たとえば、この統計的解析によって、平坦度、一致度、効率など、予測伝達関数の特定の一様相または様相群を示してもよい。具体的には、単一の聴取場所を有するオーディオシステムについて調べる場合は、統計的解析によって、単一の聴取場所に対する予測伝達関数の効率または平坦度を解析してもよい。複数の聴取場所を有するオーディオシステムについて調べる場合は、統計的解析によって、それぞれの聴取場所における予測伝達関数の効率、平坦度、または聴取場所間の変動を解析してもよい。統計的解析の例については、図１０〜１２に関して説明する。
【０１００】
ブロック６１０に示すように、統計的解析に基づき、パラメータの値を選択してもよい。統計的解析は、予測伝達関数のさまざまな様相を測定しうるので、予測伝達関数を相互に比較するために使用してもよい。比較の一方法は、決定された振幅または変動などの値に基づく、構成候補の順位付けである。たとえば、各解候補についての平均空間変動、空間平均の変動、および音響効率を計算した後に、結果を順位付けし、最良の構成を選択してもよい。すべてのカテゴリ（たとえば、最低平均空間変動、空間平均の最低変動、および最高の音響効率係数）で最高位に順位付けされた構成がない場合を想定して、これらのメトリックに優先順位付けまたは重み付けを行ってもよい。次に、他の構成候補と比べてより良いか、または最良の構成候補に対するパラメータを選択してもよい。
【０１０１】
次に、ブロック６１２の説明および図１４の詳細説明に示すように、選択した解に対応する値をサウンドシステムに実装してもよい。この解の値を実装した後で、低域特性をさらに向上するために、ブロック６１４に示すように、低域特性を向上する大域的補正方法をシステム５００内のすべてのラウドスピーカに均一に、またはほぼ均一に適用してもよい。次に、性能の向上を確認するために、サウンドシステムの伝達関数を測定し直してもよい。さらに、選択した解に対応する値と大域補正係数とを実装してもよい。たとえば、車両の場合は、車両にオーディオシステムを据え付ける前、車両にオーディオシステムを据え付けている間、または車両にオーディオシステムを据え付けた後（たとえば車両の販売時点）など、さまざまな時点において、選択した解および／または大域補正係数に対応する値によって、車両用オーディオシステムを構成してもよい。フローチャート６００は、図６よりステップ数が少なくてもよいし、あるいは図６に示されていないステップを追加してもよい。
【０１０２】
大域的等化は、低域特性を向上するための一種の大域的補正方法である。サウンドシステム５００内のすべてのラウドスピーカに均一に、またはほぼ均一に、大域的な等化を適用してもよい。統計的解析によって、振幅応答におけるディップよりピークに有利に働く解を決めうるので、この結果のピークの振幅を減らすために、大域的等化を適用してもよい。このように、ブロック６１０およびブロック６１２における解の選択および実装の後に、低域特性をさらに向上させてもよい。ブロック６１４に示すように、追加のパラメトリック等化または他の種類の等化を利用して、大域的等化を実装してもよい。統計的解析によって最適化された大域等化パラメータを求めるために、すべてのラウドスピーカについて前に修正した振幅値をほぼ均一な方法によって修正してもよい。
【０１０３】
（パラメータ候補の選択）
図７は、図６のブロック６０２を展開したブロック図であり、オーディオシステムのパラメータ候補の選択方法を示す。この方法は、ブロック７０２に示すように、周波数性能が向上する聴取場所を１つまたは複数選択するステップを含んでもよい。たとえば、聴取場所を複数の聴取場所候補から選択してもよい（たとえば、５つの聴取場所候補から２つの聴取場所を選択する）場合は、聴取場所候補を入力してもよい。この方法は、ブロック７０４に示すように、ラウドスピーカを配置できる位置候補を選択するステップをさらに含んでもよい。この選択は、美的観点または他の観点に基づいてもよい。さらに、この解析時にラウドスピーカの種類を複数考慮する場合は、ラウドスピーカの種類を選択してもよい。ブロック７０６に示すように、周波数分解能も選択してよい。周波数分解能の選択は、所望の分解能レベルと計算装置５７０の計算能力とに基づいてもよい。ユーザは、ブロック７０８および７１０に示すように、位置候補に配置するラウドスピーカの最小数および最大数をさらに選択してもよい。たとえば、４つのラウドスピーカ位置候補に対して、最少で１つのラウドスピーカおよび最大で３つのラウドスピーカを考慮してもよい。
【０１０４】
ブロック７１２、７１４、および７１６は、補正設定の選択、つまり特定のラウドスピーカ位置における以降の実装のために考慮しうる「補正」の選択を示す。上記のように、補正は、サウンドシステムへの実装時に、ラウドスピーカの配置に依存しない低域特性などの周波数性能を向上させうる調整を含む。補正は、各ラウドスピーカ位置候補の統計的解析時にそれぞれ個別に決定し、配置される各ラウドスピーカに対してそれぞれ個別に実装してもよい。
【０１０５】
ブロック７１２に示すように、各ラウドスピーカ位置候補において考慮すべきゲイン設定の数および値を選択してもよい。下記の等化レベルと異なり、ゲイン設定は、ラウドスピーカによって再生されるすべての周波数に影響しうるので、つまり周波数には依存しないので、ラウドネスまたは音量の設定と一般に呼ばれる。各ラウドスピーカ位置候補において考慮すべきゲイン設定の数と値とは任意に選択してもよいが、３つのゲイン設定０、−６、および−１２ｄＢを選択してもよい。これらの値は、音響出力のベースラインである０ｄＢつまり１からのｄＢ低減として表されるが、ただし、ｄＢ値は相対的であるので、増加も使用しうる。
【０１０６】
ブロック７１４に示すように、各ラウドスピーカ位置候補において考慮すべき遅延設定の数および値を選択してもよい。遅延をラウドスピーカに導入することによって、再生される音響信号の位相を変えてもよい。各ラウドスピーカ位置候補において考慮すべき遅延設定の数および値は任意に選択してもよい。たとえば、３つの遅延設定０、５、および１０ミリ秒を選択してよい。
【０１０７】
１つ、いくつか、またはすべてのラウドスピーカ位置候補にフィルタリングを適用してもよい。フィルタリングの一例として、等化が挙げられる。ブロック７１６に示すように、各ラウドスピーカ位置候補に適用する等化設定の数と値とを選択してもよい。等化は、パラメトリック、グラフィック、パラグラフィック、シェルビング、ＦＩＲ（有限インパルス応答）、およびトランスバーサル等化を含む、さまざまな種類のアナログまたはデジタル等化を含んでもよい。等化設定は、周波数設定（たとえば、中心周波数）、帯域幅設定（たとえば、等化フィルタを適用するための中心周波数を囲む帯域幅）、レベル設定（たとえば、振幅が信号を低減または増加する量）などを含んでもよい。このように、１つのラウドスピーカ位置候補に対して、第１の中心周波数における第１の等化設定、および第２の中心周波数における第２の等化設定、またはさまざまな種類の等化など、複数の等化設定を適用してもよい。さらに、等化をすべての当該周波数に適用してもよい。たとえば、２０〜８０Ｈｚに的を絞った低周波解析においては、すべての当該周波数に等化を適用してもよい。処理時間を減らすために、図１１のブロック１１０６に関してさらに説明するように、変動が最大の周波数を選択してもよい。このように周波数の選択を限定する場合は、３つの帯域幅パラメータと３つのレベルパラメータとを選択してもよい。便宜上、帯域幅をフィルタＱ（Ｑ）と表してもよい。Ｑは、中心周波数のヘルツ値を、レベル調整を適用する周波数範囲のヘルツ値で割った値として定義してもよい。たとえば、中心周波数５０Ｈｚが選択されている場合は、Ｑが２の場合の帯域幅は２５Ｈｚになる。適切なＱパラメータとして、１、４、および１６が挙げられるが、これだけに限定されるものではない。適切なレベルパラメータとして、０、−６、および−１２ｄＢが挙げられるが、これだけに限定されるものではない。
【０１０８】
ブロック７１８に示すように、７０２〜７１６で行った選択に基づき、統計的解析時に考慮すべき伝達関数の数を決めてもよい。これらの伝達関数は、１つまたは複数の補正設定によって修正された伝達関数、単一のラウドスピーカ位置に対する伝達関数、および複数のラウドスピーカ位置を表すために組み合わされた伝達関数を含んでもよい。ラウドスピーカ位置、ラウドスピーカ数、ゲイン設定、遅延設定、および等化設定などのありうる組み合わせ候補をすべて調査することが不可能な場合もある。不可能な場合は、解候補の部分集合を調べてもよい。この部分集合として、十分な分解能を持つ部分集合、つまり最良の解を見逃すほど粗すぎず、また調査に時間がかかりすぎるほど精細すぎない部分集合、を選択してもよい。パラメータの調査ステップサイズの変更は、計算時間に大きく影響する。調査パラメータの変更は、次の式（４）を用いて見積もってもよい。
【０１０９】
【数２】
2005151539.tif 000004
ここで、Ｔは、算出時間の見積値である。
【０１１０】
Ｔｒｅｆは、ラウドスピーカ位置、ラウドスピーカ数、ゲイン設定、遅延設定、等化設定などの一意な組み合わせを１つ調査するために要する時間である。
【０１１１】
Ｎは、ラウドスピーカ位置候補の数である。
【０１１２】
Ｋは、実際に使用するラウドスピーカの数である。
【０１１３】
Ａは、調査するラウドスピーカ振幅レベルの数である。
【０１１４】
Ｔは、調査する信号遅延値の数である。
【０１１５】
ＦＬは、調査するフィルタカットレベルの数である。
【０１１６】
ＦＱは、調査するフィルタＱ値の数である。
【０１１７】
Ｓは、最適化される聴取場所の数である。
【０１１８】
【数３】
2005151539.tif 000005
は、次の場合に、ラウドスピーカ位置候補数ＮからＫを一度に選択しうる選択方法の数である。
【０１１９】
【数４】
2005151539.tif 000006
ｐｅｒｍ（Ｋ）は、Ｋ個のラウドスピーカの順列数であり、ｐｅｒｍ（Ｋ）＝Ｋ！である。
【０１２０】
ブロック６０６においては、統計的解析時に任意の数の伝達関数を考慮してもよいが、算出時間を短縮するために、ブロック７２２に示すように、たとえば選択する周波数分解能、選択するラウドスピーカ数、選択する補正数、および／または補正設定を減らしてもよい。ブロック７２０に示すように、統計的解析のために許容しうる数の伝達関数を決定したら、これらの伝達関数を入力してもよい。ブロック６０２のステップ数は、図７より少なくてもよいし、図７に示されていないステップを追加してもよい。
【０１２１】
（伝達関数の記録）
図８は、各聴取場所に対する特定のラウドスピーカ位置に対応する伝達関数の入力を示す図６のブロック６０４を展開したブロック図である。ブロック８０２に示すように、ラウドスピーカは、図４の位置４４０など第１の位置候補に配置してもよい。次に、ブロック８０４に示すように、マイクロフォン（または他の音響センサ）を、図４の場所４５０など第１の聴取場所に配置してもよい。次に、ブロック８０６に示すように、サウンドシステム５００によって発生された音響信号に対応して、第１のラウドスピーカ位置候補に対する伝達関数を第１の聴取場所で測定装置５２０を用いて記録してもよい。この手順については、図４および図５に関してより詳細に説明する。
【０１２２】
ブロック８０８に示すように聴取場所（聴取場所候補を含む）がさらにある場合は、ブロック８１０に示すようにマイクロフォンを次の聴取場所に移動してもよい。たとえば、マイクロフォンを図４の場所４５１に移動してもよい。次にブロック８０６に示すように、測定を繰り返してもよい。ブロック８１２に示すようにラウドスピーカ位置候補がさらにある場合は、ブロック８１４に示すようにラウドスピーカを次の位置候補に移動してもよい。たとえば、ラウドスピーカを図４の位置４４１に移動してもよい。次にブロック８０６に示すように、測定を繰り返してもよい。すべてのラウドスピーカ位置候補に対する伝達関数を各聴取場所で記録するまで、この手順を繰り返してもよい。ブロック６０４は、図８のステップ数より少なくてもよいし、あるいは図８に示されていないステップを追加してもよい。
【０１２３】
（伝達関数の修正）
予測伝達関数を決めるために、オーディオシステムの構成候補に基づき、記録した伝達関数を修正してもよい。構成候補は、オーディオシステムにおけるいずれか１つのパラメータ値候補、パラメータ値候補の任意の組み合わせ、または任意の部分的組み合わせ、およびこれらのさまざまな順列を含んでもよい。たとえば、構成候補は、さまざまなラウドスピーカ位置、さまざまなラウドスピーカ種別、さまざまな補正係数、さまざまなクロスオーバフィルタ、あるいはラウドスピーカ位置、ラウドスピーカ種別、補正係数、またはクロスオーバフィルタの任意の組み合わせまたは部分的組み合わせを含んでもよい。伝達関数の修正は、伝達関数の組み合わせ、および／または伝達関数の調整を含んでもよい。修正された伝達関数は、パラメータ値候補（すなわち、ラウドスピーカ位置候補、ラウドスピーカ種別候補、補正設定候補、クロスオーバフィルタ候補など）に対する単一の聴取場所における予測伝達関数を表してもよい。
【０１２４】
伝達関数の組み合わせの一例として、構成候補は、場所４４０および４４２へのラウドスピーカの配置、および当該聴取場所４５１を含んでもよい。２ラウドスピーカ構成を予測するために、メモリ内の２つの伝達関数（ラウドスピーカが場所４４０にあるときに場所４５１で記録される第１の伝達関数、およびラウドスピーカが場所４４２にあるときに場所４５１で記録される第２の伝達関数）にアクセスして、組み合わせてもよい。以下に説明するように、重ね合わせによって伝達関数を組み合わせてもよい。このように組み合わされた伝達関数は、ある聴取場所における、場所４４０および４４２の複数のラウドスピーカによって発生された音響信号を示す。伝達関数の別の組み合わせ例として、特定の種類のラウドスピーカに対する伝達関数にアクセスしてもよい。ラウドスピーカの解候補の１つが、場所４４０への種類Ａのラウドスピーカの配置と場所４４２への種類Ｂのラウドスピーカの配置とを含み、当該聴取場所が４５１である場合は、メモリ内の２つの伝達関数（種類Ａのラウドスピーカが場所４４０にあるときに場所４５１で記録された第１の伝達関数、および種類Ｂのラウドスピーカが場所４４２にあるときに場所４５１で記録された第２の伝達関数）にアクセスして組み合わせることによって、構成を予測してもよい。
【０１２５】
さらに、伝達関数の調整例として、補正設定に基づく伝達関数の修正を挙げてもよい。所望の伝達関数の選択後、選択した伝達関数のうちの１つまたは複数を、ゲイン設定、遅延設定、または等化設定などの補正設定候補の１つまたは複数によって修正してもよい。修正された伝達関数は、補正設定候補に対する予測伝達関数を表してもよい。
【０１２６】
図９は、伝達関数の修正を示す図６のブロック６０６を展開したブロック図である。ブロック９０２に示すように、計算装置５７０で実行されるプログラムまたはユーザが特定の聴取場所を選択してもよい。たとえば、２つの聴取場所（たとえば、図４の４５１および４５２）を含む部屋環境の場合は、どちらの聴取場所を選択してもよい。次にブロック９０４に示すように、計算装置５７０で実行されるプログラムまたはユーザが単一のラウドスピーカ位置候補、またはラウドスピーカ位置候補の組み合わせを選択してもよい。たとえば、２つのラウドスピーカ位置候補（たとえば、図４の４４０および４４２）を含む部屋環境の場合は、単一のラウドスピーカ位置、またはラウドスピーカ位置の任意の組み合わせ（たとえば、４４０または４４２、あるいは４４０と４４２）を選択してもよい。次にブロック９０６に示すように、計算装置５７０で実行されるプログラムまたはユーザは、選択したラウドスピーカ位置またはラウドスピーカ位置の組み合わせに対応する、選択された聴取場所に対する伝達関数を選択してもよい。たとえば、聴取場所が４５１であり、ラウドスピーカ位置候補が４４０と４４２とである場合は、ラウドスピーカが場所４４０にあるときの場所４５１における伝達関数と、ラウドスピーカが場所４４２にあるときの場所４５１における伝達関数とを選択してもよい。
【０１２７】
これらの伝達関数が位相成分を含む場合は、ブロック９０８に示すように、計算装置５７０で実行されるプログラムは、測定されてメモリに保存されている伝達関数の位相成分を、ブロック７１４で選択したいずれかの遅延設定によって修正してもよい。たとえば、オプションの遅延設定の１つが２つのラウドスピーカ間の差分遅延１０ミリ秒を含む場合は、１０ミリ秒の時間遅延係数の導入を反映させるために、どちらか一方の伝達関数の位相成分を修正してもよい。上記の例で、ラウドスピーカ位置候補が４４０および４４２である場合は、位置４４２にあるラウドスピーカに対する場所４５１における伝達関数に対して、位置４４０にあるラウドスピーカに対する場所４５１における伝達関数を１０ミリ秒遅らせてもよい。たとえば、位置４４０にあるラウドスピーカに対する場所４５１における伝達関数を１０ミリ秒遅らせてもよい。または、位置４４２にあるラウドスピーカに対する場所４５１における伝達関数を１０ミリ秒進めてもよい。または、両伝達関数の修正を組み合わせることによって、この伝達関数間の相対遅延を１０ミリ秒にしてもよい。このように、１つまたは複数の遅延設定を適用することによって、各ラウドスピーカ位置で記録された伝達関数を修正してよい。
【０１２８】
計算装置５７０で実行されるプログラムは、ブロック９１０に示すように、測定されてメモリに保存されている伝達関数の振幅成分を、ブロック７１２で選択したいずれかのゲイン設定によって修正してもよい。このように、数値振幅成分を６ｄＢなどの一定量だけ増加または減少することができる。具体的には、伝達関数の振幅の１つ、いくつか、またはすべてを修正してもよい。上記の例では、位置４４０にあるラウドスピーカに対する場所４５１における伝達関数の振幅に対して、位置４４２にあるラウドスピーカに対する場所４５１における伝達関数の振幅を増加または減少してもよい。たとえば、位置４４２にあるラウドスピーカに対する場所４５１における伝達関数を６ｄＢ減らしてもよい。または、位置４４０にあるラウドスピーカに対する場所４５１における伝達関数を６ｄＢ増やしてもよい。または、両伝達関数の修正を組み合わせることによって、これらの伝達関数間の相対振幅差を６ｄＢにしてもよい。このように、各聴取場所で記録された伝達関数を修正するために、複数のゲイン設定のうちの１つを各サブウーファに適用してもよい。
【０１２９】
図９には示されていないが、ブロック９１２での組み合わせの前に、図５に示す計算装置５７０で実行されるプログラムは、保存されている伝達関数をブロック７１６で選択した等化設定などの任意の等化設定によって修正してもよい。上記のように、中心周波数、帯域幅、および振幅調整を含む等化設定によって伝達関数を修正してもよい。計算が複雑になるのを防ぐために、中心周波数、帯域幅、および振幅調整の選択を制限してもよい。具体的には、ブロック９１２での組み合わせの前に等化修正を行う場合は、ブースト／カットレベルおよびＱ値が複数でありうるすべての周波数において等化フィルタを計算して適用すると、計算時間が極めて長くなる。計算時間を短縮するために、図１１に関して以下により詳しく説明するように、空間変動が最大である周波数の決定後、等化設定の修正をブロック１１０８で行ってもよい。たとえば、変動が最大の解の周波数に等しい中心周波数の等化フィルタを適用することによって、空間変動を減らしてもよい。この結果、各フィルタ／ラウドスピーカに対して計算される周波数が１つだけになるので、計算時間が大幅に短縮される。または、最大変動の決定前に等化設定を実装してもよい。
【０１３０】
計算装置５７０で実行されるプログラムは、ブロック９１２に示すように、記録または修正された（たとえば、遅延、ゲイン、および／または等化などの補正係数によって修正された）伝達関数を組み合わせることによって、選択されたラウドスピーカ位置の組み合わせに対する聴取場所での振幅応答の組み合わせを与えてもよい。たとえば、位置４４０にあるラウドスピーカに対する場所４５１における伝達関数は修正せず（補正係数を適用しない）、位置４４０にあるラウドスピーカに対する場所４５１における伝達関数を修正することによって、遅延および振幅変更を導入してもよい。組み合わせ応答を求めるために、これらの伝達関数の少なくとも一部を組み合わせてもよい。たとえば、これらの伝達関数の振幅成分を組み合わせてもよい。たとえば、これらの伝達関数の振幅と位相成分とを組み合わせてもよい。
【０１３１】
これらの伝達関数を組み合わせる１つの方法として、重ね合わせを含んでもよい。ラウドスピーカ、部屋、および信号処理が線形システムを含む場合は、重ね合わせの原理を適用してもよい。重ね合わせは、伝達関数ベクトルの線形加算を含む。伝達関数の個々の周波数について、ベクトルを加算つまり合計してもよい。たとえば、伝達関数のベクトルをラウドスピーカ位置４４０、４４１、および４４２に対する聴取場所４５１で測定する場合は、各周波数のベクトルを加算することによって、各周波数における３つのラウドスピーカ位置を組み合わせた振幅応答を与えてもよい。また、ゲイン、等化、または遅延設定などの補正設定の少なくとも１つによって修正した伝達関数または伝達関数値を組み合わせてもよい。
【０１３２】
ブロック９０２で選択した聴取場所に対するラウドスピーカ位置の組み合わせのうち、まだ調べていない組み合わせが残っている場合は、ブロック９１４に示すように、ブロック９０４〜９１２を繰り返してもよい。追加の遅延設定をブロック７１４で選択した場合は、ブロック９１６に示すように、ブロック９０８〜９１４を繰り返してもよい。追加のゲイン設定をブロック７１２で選択した場合は、ブロック９１８に示すように、ブロック９１０〜９１６を繰り返してもよい、追加の聴取場所をブロック７０２で選択した場合は、ブロック９２０に示すように、ブロック９０２〜９１８を繰り返してもよい。すべての聴取場所、ラウドスピーカ位置候補、遅延設定候補、およびゲイン設定候補を考慮し終えたら、修正および／または組み合わせ後の伝達関数、つまり予測伝達関数を表しうる伝達関数、を各聴取場所９２２に対して記録する。ブロック６０６に含まれるステップは、図９より少なくてもよいし、あるいは図９に示されていないステップを追加してもよい。
【０１３３】
（統計的解析）
予測伝達関数を解析するために、さまざまな統計的解析を実施してよい。図１０は、さまざまな周波数（２Ｈｚ刻みの２０〜８０Ｈｚ）に対するさまざまな聴取場所（座席１〜５）の生データ、および実施しうる統計的解析の例を示す表である。上記のように、１つまたは複数のパラメータ値候補に基づき、生データを修正してもよい。たとえば、補正のための候補値が中心周波数３０Ｈｚ、帯域幅１０Ｈｚ、およびレベル設定−６ｄＢのフィルタを含む場合は、周波数２６〜３４の生データを相応に調整することによって予測伝達関数を生成してもよい。
【０１３４】
複数の聴取場所を有するオーディオシステムの場合は、統計的解析は、たとえば座席間の平均、標準偏差、空間標準偏差、空間包絡線、または空間最大平均を取り、予測伝達関数を評価する任意の数値計算ツールに基づいてもよい。たとえば、２０Ｈｚにおける空間平均は−１５．９４ｄＢであるが、これは２０Ｈｚにおける座席１〜５に対する振幅読み取り値の平均を求めることによって計算される。２０Ｈｚにおける空間変動は−４．７２ｄＢであるが、これは、２０Ｈｚにおける座席１〜５に対する振幅読み取り値の変動を取って計算される。空間標準偏差は、２０Ｈｚに対して２．１７ｄＢであり、これは空間変動の平方根として算出してもよい。空間包絡線は、読み取り値の最大値と最小値との間の差としてもよい。２０Ｈｚにおける読み取り値の最大は−１２．９９ｄＢ、最小は−１８．１３ｄＢであるので、空間包絡線は５．１４ｄＢである。空間最大マイナス平均は、最大値を選択し、平均値を引くことによって計算してもよい。２０Ｈｚにおける最大値は−１２．９９ｄＢ、平均は１５．９４ｄＢであるので、空間最大−平均は２．９６である。
【０１３５】
この空間平均に基づき、平均総合レベルを算出してもよい。他の計算は、空間平均の変動、空間平均の標準偏差、空間平均の包絡線、および空間平均最大−平均などの空間平均に基づいてもよい。たとえば、図１０において、空間平均の最大−平均は、６．４２−（−８．９７、平均総合レベル）、つまり１５．３９である。図１０に示すように、平均空間変動、平均空間標準偏差、平均空間包絡線、および平均空間最大−平均も同様に、空間変動、空間標準偏差、空間包絡線、および空間最大−平均に基づき計算してもよい。平均空間変動の等式例を以下に示す。
【０１３６】
【数５】
2005151539.tif 000007
ここで、ｖａｒｓ（Ｒ（ｓ，ｆ））は、いずれか１つの周波数ｆにおいて計算された、すべての聴取場所間の伝達関数の変動の大きさ（ｄＢ単位）である。
【０１３７】
統計的解析は、平均レベルなどの、座席ごとの周波数の平均に基づいてもよい。たとえば、座席１におけるすべての周波数の平均を求めることによって、平均レベル−１０．１６ｄＢを算出してもよい。図１０に示すように、各座席における平均レベルを用いて、平均総合レベル、平均レベルの変動、平均レベルの標準偏差、平均レベルの包絡線、および平均レベルの最大−平均を算出してもよい。
【０１３８】
空間平均の変動は、次のように定義してもよい。
【０１３９】
【数６】
2005151539.tif 000008
ここで、ｖａｒ（Ｒｆ（ｋ））は、いずれか１つの聴取場所で計算された、すべての周波数にわたる伝達関数の変動の大きさ（ｄＢ単位）である。
【０１４０】
Ｓは、聴取場所の合計数である。
【０１４１】
音響効率は、総効率を総合出力対アクティブなラウドスピーカ数に換算して定量化してもよい。音響効率は次のように定義してもよい。
【０１４２】
【数７】
2005151539.tif 000009
ここで、ａは、いずれか所与の構成におけるラウドスピーカｋの振幅である。
【０１４３】
統計的解析によって、予測伝達関数のさまざまなメトリックまたは様相を測定してもよい。第１の種類の統計的解析によって、複数の聴取場所にわたる予測伝達関数の一致度を示してもよい。システムを等化する場合は、上記の第１の種類の例として、平均空間変動、平均空間標準偏差、平均空間包絡線（すなわち、最小および最大）、および平均空間最大平均が挙げられる。たとえば、平均空間変動値が低い場合は、伝達関数が各座席において一致する傾向がある（すなわち、すべての座席における値が空間平均に近い）ことを示す。
【０１４４】
第２の種類の統計的解析によって、予測伝達関数に対する等化の必要度を測定してもよい。具体的には、第２の種類の統計的解析を平坦度の尺度にしてもよい。第２の種類の例として、空間平均の変動、空間平均の標準偏差、空間平均の包絡線、および空間最小値の変動が挙げられる。空間平均の変動を調べるこの解析によって、座席間の平均的一致度の尺度が提供される。
【０１４５】
第３の種類の統計的解析によって、予測伝達関数に対する座席間の総合音圧レベル（ＳＰＬ）の差を測定してもよい。第３の種類の例として、平均レベルの変動、平均レベルの標準偏差、平均レベルの包絡線、および平均レベルの最大平均が挙げられる。
【０１４６】
第４の種類の統計的解析によって、単一の聴取場所または複数の聴取場所における予測伝達関数の効率を調べてもよい。実際に、この統計的解析を、単一の聴取場所または複数の聴取場所における特定の周波数、周波数群、または周波数範囲に対するサウンドシステムの効率の尺度にしてもよい。第４の種類の例として、音響効率が挙げられる。音響効率によって、各ラウドスピーカに対する総ドライブレベルで割った平均総合レベルを測定してもよい。予測伝達関数に対する音響効率を調べ、音響効率がより高いか、または最も高いパラメータまたはパラメータ群を予測伝達関数に対して選択してもよい。
【０１４７】
第５の種類の統計的解析によって、単一の聴取場所または複数の聴取場所における予測伝達関数の出力を調べてもよい。この統計的解析は、特定の周波数、周波数群、または周波数範囲に対するサウンドシステムの生出力の尺度にしてもよい。単一の聴取場所を有するシステムの場合は、出力を調べる統計的解析の例として、平均レベルが挙げられる。複数の聴取場所を有するシステムの場合は、出力を調べる統計的解析の例として、平均総合レベルが挙げられる。平均総合レベルによって、オーディオシステムが特定の聴取場所または複数の聴取場所においてどれだけの音量を再生できるかを示してもよい。第６の種類の統計的解析では、単一の聴取場所における予測伝達関数の平坦度を調べる。この統計的解析によって、単一の聴取場所における振幅変動および振幅標準偏差などの予測伝達関数の変動を解析してもよい。
【０１４８】
上記のどの統計的解析においても、帯域制限を行ってよい。たとえば、特定の周波数または周波数集合における出力量を求めるために、４０Ｈｚ未満の周波数など特定の周波数帯における平均総合レベルを測定してもよい。一般に、サブウーファの最大出力は、４０Ｈｚ超の周波数に対して、４０Ｈｚ未満に制限される。したがって、平均総合レベルを４０Ｈｚ未満に最適化すると都合がよいこともある。次に、２０〜４０Ｈｚ範囲においてこれらの聴取場所での平均総合出力が最も高いか、またはより高いパラメータ候補をオーディオシステムに使用してもよい。単一の場所を有するオーディオシステムの場合も同様に、平均レベルを４０Ｈｚ未満に最適化すると都合がよいこともある。上記のように、さまざまな統計的解析を実施してもよい。図１１は、音響効率および平均空間変動を調べる統計的解析を示す図６のブロック６０８を展開したブロック図の一例である。図５に示す計算装置５７０で実行されるプログラムによって、この比較を行ってもよい。ブロック１１０２に示すように、伝達関数を周波数の関数として聴取場所間で比較することによって、空間平均を出してもよい。たとえば、予測伝達関数を周波数の関数として比較してもよい。
【０１４９】
空間平均は、場所の平均振幅を含んでもよく、単一のラウドスピーカ位置またはラウドスピーカ位置の組み合わせから出力され、図４の４５０〜４５５などの複数の聴取場所で検知される音響出力の数値表現として見てもよい。空間平均を求めるには、単一のラウドスピーカ位置から出力された伝達関数の修正後または修正前の振幅成分を周波数の関数として、場所間で比較してもよいし、または複数のラウドスピーカ位置から出力された伝達関数の組み合わせの修正後または修正前を比較してもよい。この比較は任意の方法で行ってよいが、１つの方法では、図１０に示すように、すべての聴取場所からの振幅成分のｄＢ値を平均することによって、各周波数に対する空間平均を与える。各聴取場所に対する振幅成分が空間平均からどれだけ変動するかは、場所変動などの変動として表してもよい。このように、振幅３ｄＢの空間平均を与えるために、振幅値４ｄＢと２ｄＢとを平均化によって比較すると、空間変動値は２になりうる。
【０１５０】
図１０に示すように、振幅値間の変動性は、サンプル変動、標準偏差（ＳＴＤ）、空間包絡線、空間最大−平均、または数値間の変動性を表す他のいずれかの方法によって表してもよい。たとえば、位置４４０にあるラウドスピーカに対する６０Ｈｚの伝達関数が場所４５０において＋１ｄＢ、場所４５１において＋１ｄＢ、場所４５２において−２ｄＢ、場所４５３において＋２ｄＢ、場所４５４において＋３ｄＢ、および場所４５５において＋３ｄＢである場合、空間平均振幅は＋１．３３ｄＢとなり、空間変動は３．４７となる。
【０１５１】
ブロック１１０４に示すように、空間平均および空間変動を記録してもよい。計算装置５７０で実行されるプログラムは、ブロック１１０６に示すように、各ラウドスピーカ位置候補およびラウドスピーカ位置候補の各組み合わせに対するすべての聴取場所間で空間変動が最大になる周波数を求めてもよい。この周波数を、等化を適用する際の中心周波数として決定してもよい。さらに、複数の等化を実装する場合は、空間変動が最大の３つの中心周波数など、複数の中心周波数を決定してもよい。
【０１５２】
次にブロック１１０８に示すように、計算装置５７０で実行されるプログラムは、決定された中心周波数の振幅を、ブロック７１６で選択した等化帯域幅およびレベル設定によって修正してもよい。このように、決定された（または、ブロック９１２での組み合わせの前に等化修正を実施した場合は、選択された）周波数の選択された帯域幅に対して、特定の周波数に対する数値振幅成分を増加または低減させてもよい。たとえば、１２ｄＢの振幅低減を６０ＨｚでＱ＝４によって適用することもできる。周波数に依存しないゲイン設定と異なり、さまざまな周波数における数値振幅成分は、さまざまな等化レベル設定によって修正しうる。このように、複数の等化設定のうちの１つを、ラウドスピーカ位置候補の１つまたは組み合わせに対する空間平均に適用してもよい。
【０１５３】
ブロック１１１０に示すように、修正した空間平均を記録してもよい。７１６で追加の等化設定を選択した場合は、ブロック１１１２に示すように、ブロック１１０８〜１１１０を繰り返してもよい。選択したすべての等化設定によって空間平均を修正したときは、ブロック１１１４に示すように、修正後または修正前の空間平均を比較してもよい。この比較は、計算装置５７０で実行されるプログラムで行ってもよい。
【０１５４】
ブロック１１１４に示すように、すべての空間平均を比較することによって、各ラウドスピーカ位置候補およびラウドスピーカ位置候補の各組み合わせに対する音響効率と平均空間変動とを含む解に、すべての聴取場所に対して選択した補正を加えてもよい。図１０は、音響効率と平均空間変動とを決定するために使用しうる平均総合レベルの例を示す。
【０１５５】
上記のように、決定された音響効率は、解を実装した場合に、所定のサウンドシステムが同じパワー入力から１つまたは複数の聴取場所でより高いサウンドレベルを生成しうる能力を数値的に示す。このように、音響効率は、サウンドシステムの総低周波電気入力に対する１つまたは複数の聴取場所における音圧レベルの比である。たとえば、音響効率は、すべてのアクティブなラウドスピーカに対する総ドライブで割った平均総合レベルを含んでもよい。決定された空間変動は、解を実装した場合に各聴取場所で検知される低周波音響信号の相似性を数値的に示す。
【０１５６】
図１２は、音響効率と空間平均の変動とを求める統計的解析を示す図６のブロック６０８を展開したブロック図の別の例である。ブロック１２０２に示すように、振幅応答を聴取場所の関数としてすべての当該周波数にわたって比較することによって、各聴取場所における平均レベルを求めてもよい。図１０は、１つの聴取場所における周波数群の振幅を平均することによって平均総合レベルを算出する、平均レベルの計算例を示す。具体的には、周波数２０〜８０の振幅を平均することによって、図１に示す座席１に対する平均レベルを計算してもよい。図１０に示すように、これらの平均レベルを平均することによって、平均総合レベルを計算してもよい。さらに、図１０に示すように、これらの平均レベルを解析することによって、平均レベルの変動、平均レベルの標準偏差、平均レベルの包絡線、および平均レベルの最大−平均を求めてもよい。平均レベルに加え、振幅変動または振幅標準偏差を計算してもよい。振幅変動は、特定の聴取場所に対する振幅の変動を含んでもよい。図１０に示す例のように、振幅変動は、座席１に対する振幅値の変動（−１７７．７１,−１６．６０．．．−５．６５）の計算を含んでもよい。振幅変動は、特定の聴取場所に対する伝達関数（予測伝達関数または修正前の伝達関数）の平滑度の尺度にしてもよい。複数の聴取場所を有するオーディオシステムにおいては、各聴取場所に対する振幅変動の平均を求めることによって、平均振幅変動を求めてもよい。単一の聴取場所を有するオーディオシステムにおいては、振幅変動または振幅標準偏差を用いて、予測構成を統計的に評価してもよい。
【０１５７】
ブロック１２０４に示すように、記録されたすべての平均レベルの平均を求めることによって、平均総合レベルを求めてもよい。ブロック１２０６に示すように、平均総合レベルを用いて、音響効率を計算してもよい。平均総合レベルを各ラウドスピーカに対する総ドライブレベルで割ることによって、音響効率を求めてもよい。音響効率は、所定のサウンドシステムが同じパワー入力から、１つまたは複数の聴取場所におけるサウンドレベル、帯域を制限した解析の場合は低周波サウンドレベル、を上げうる能力を数値的に示す。ブロック１２０８に示すように、最初に各聴取場所における空間平均を計算し、次にこれらの空間平均の変動を計算することによって、空間平均の変動を計算してもよい。決定された空間平均の変動は、解を実装した場合に、振幅値が目標値にどれだけ一致するかを数値的に示す。ブロック１２１０に示すように、この音響効率および／または空間平均の変動を用いて、予測伝達関数を比較してもよい。
【０１５８】
図１３は、オーディオシステムの構成候補の表であり、構成候補は平均空間変動（ＭＳＶ）に基づき順位が付けられている。これらの構成候補は、ラウドスピーカ位置、ラウドスピーカ数、およびゲインと、遅延と、等化とを含む補正設定のオーディオシステムパラメータのさまざまな組み合わせに対応する値を含む。最初の４つの構成と別の構成（解１０，０００など）とが示されている。さらに、図１４には、例示を目的として、音響効率（ＡＥ）の値、および空間平均の変動（ＶＳＡ）の値が示されている。他の種類の統計的解析を使用してもよい。
【０１５９】
図１３の各構成候補に対して、６つの聴取場所、最少２つのラウドスピーカ、最大３つのラウドスピーカ、および４つのラウドスピーカ位置候補が考慮されている。３つのゲイン設定候補値として０ｄＢ、−６ｄＢ、および−１２ｄＢが考慮されている。遅延設定として０ｍｓ、５ｍｓ、および１０ｍｓが考慮されている。パラメトリック等化を実装するための中心周波数は、図１１のブロック１１０６で求めたように、変動が最大の周波数を含んでもよい。帯域幅設定として１、４、および１６が考慮されている。等化レベル設定として０ｄＢ、−６ｄＢ、および−１２ｄＢが考慮されている。
【０１６０】
この手法によって、統計的解析に基づき、少なくとも１つの構成候補を推奨してもよい。この推奨は、１つまたは複数の統計的解析に基づいてもよい。図１３に示すように、構成候補は、平均空間変動（ＭＳＶ）に基づき順位付けされる。あるいは、音響効率（ＡＥ）および／または空間平均の変動（ＶＳＡ）に基づき、解を順位付けしてもよい。または、さまざまな統計的解析の重み付けに基づく順位付けなど、複数の統計的解析に基づき、これらの解を順位付けしてもよい。たとえば、さまざまな重みを平均空間変動、音響効率、および／または空間平均の変動に割り当ててもよい。
【０１６１】
計算装置５７０で実行されるプログラムまたはユーザは、図１３に示す説明のための解から、統計的解析に応じたパラメータの解を手動で選択してもよい。図１３に示す解１は、平均空間変動が最小であるので、各システムパラメータに対して示されている補正設定を位置候補１および２のラウドスピーカに実装すると、各聴取者に聞こえる低周波信号の類似性が最大になる。解５の場合は、音響効率は最大になるが、平均空間変動が他の解より高くなる。このように、ユーザは、平均空間変動が最小ではなく、また音響効率が最大でもないが、平均空間変動と音響効率の両方のバランスがよい解２の実装を希望してもよい。解３は、各聴取場所における空間平均の変動は最小であるが、解２に比べ、平均空間変動が大きく、音響効率が低い。このように、空間平均の変動を考慮する場合もまた、空間変動と、音響効率と、空間平均の変動との組み合わせがよい解２が所望の選択肢となりうる。
【０１６２】
部屋およびサウンドシステムによっては、特定の解によって、音響効率と、平均空間変動と、空間平均の変動とが同時に向上する場合もあるが、トレードオフが必要になる場合もある。低周波が向上する所望の組み合わせを用意するために、ユーザが順位付け結果を見直し、選択した解に対応する値を実装してもよい。たとえば、一部の音響効率を犠牲にして空間変動を減らすか、またはこの逆のトレードオフを行うかをユーザが決定してもよい。
【０１６３】
ユーザに加えて、計算装置５７０で実行されるプログラムが統計的解析からの解を重み付けすることによって、サウンドシステムに実装する解を選択してもよい。具体的には、平均空間変動が最小になる解が音響効率を大きく下げる場合は、ユーザが選択した重み付け係数に基づき、プログラムが所望の解を選択してもよい。たとえば、ユーザが音響効率の向上を必要とする程度が平均空間変動の低減の２倍であるとする。このように、低域特性のトレードオフを伴う場合は、計算装置５７０で実行されるプログラムは、ユーザが優先させる重み付けに基づき、解を選択してもよい。上記のように、他の種類の統計的解析を使用して構成候補を評価してもよい。たとえば、振幅変動または平均振幅変動を用いて構成候補を評価してもよい。
【０１６４】
図１３のＳ列は、ラウドスピーカの数と各ラウドスピーカの位置とを４つの位置候補によって示す。各解は、その解を実装するためにラウドスピーカを配置すべき位置候補に対応する値を提供する。同様に、解を実装するために必要なラウドスピーカの数も提供する。たとえば、解１の場合は、２つのラウドスピーカを位置候補１および２に配置する。解５の場合は、３つのラウドスピーカを位置１、３、および４に配置する。
【０１６５】
このように、それぞれの解は、使用するラウドスピーカの数を減らした場合、または増やした場合の効果を示してもよい。具体的には、それぞれの解は、使用するラウドスピーカの数を増やすと効果があるか否かを明らかにしてもよい（たとえば、選択したラウドスピーカの数が３つでも２つでも、低周波音性能には影響しない、つまり選択した聴取場所における低周波音の性能は低下しないなど）。それぞれの解では、低域特性を向上するために追加するラウドスピーカおよび補正のコストの重み付けをユーザが行える。たとえば、ラウドスピーカを２つ追加するより、パラメトリック等化を一対のラウドスピーカの一方に加えた方が空間変動がより向上することもある。
【０１６６】
図１３の「ゲイン」列は、低域特性の所望の向上をもたらすために、各ラウドスピーカに実装するゲイン設定を示す。上記のように、統計的解析によって、各ラウドスピーカ位置候補に実装するゲイン設定をそれぞれ独立に決めてもよい。たとえば、解３においては、位置候補２のラウドスピーカに対して６ｄＢのゲイン低減を実装するが、位置候補３に配置されるラウドスピーカに対してはゲイン補正を実装しない。
【０１６７】
一般に受け入れられている音響理論では、対面する垂直な部屋境界から等しい位置にある２つラウドスピーカのゲイン設定を等しくしてルームモードを打ち消すと、低域特性が向上すると予測される。ラウドスピーカの配置が正確であり、空間が対称的であり、空間境界の音響特性が同じであれば、この予測が当てはまるかもしれないが、空間境界の音響特性は一般に非常に異なる。したがって、ラウドスピーカの配置位置が部屋境界から等距離でない場合は、統計的解析によって、低域特性が向上するゲイン設定値を持つ解を決定してもよい。また、空間境界の音響特性が一様でなく、相互に垂直でなく、ドアなどの開口部がある場合も、低域特性が向上するゲイン設定値を持つ解を決定してもよい。
【０１６８】
１つまたは複数の聴取場所で聞かれる低周波のサウンドレベルを上げるには、ラウドスピーカ位置候補におけるゲイン設定を下げる解を統計的解析によって求めてもよい。これは解１と解３とを比較するとわかるように、両ラウドスピーカの単位ゲインが０であるとき、ラウドスピーカ２に対する６ｄＢのゲイン低減によってもたらされる解３の音響効率は、解１から得られる音響効率より高いことを示している。これは、音量を下げるとサウンドレベルが下がるという、一般に受け入れられている音響理論とは直観的に反する。
【０１６９】
図１３の「遅延」列は、各解の各ラウドスピーカ位置に実装される遅延設定を示す。上記のように、統計的解析によって、各ラウドスピーカ位置候補に実装する遅延設定をそれぞれ独立に決定してもよい。このように、解３の場合は、位置候補２のラウドスピーカに対して１０ｍｓの遅延を実装し、位置候補３に配置されるラウドスピーカに対しては遅延を実装しない。遅延設定もまた、音響効率に対して良い影響を及ぼすことがある。
【０１７０】
図１３の「中心」列、「帯域幅」列、および「レベル」列は、各解の１つ、いくつか、またはすべてのラウドスピーカに実装するパラメトリック等化設定候補などのフィルタ候補を示す。上記のように、パラメトリック、グラフィック、パラグラフィック、シェルビング、ＦＩＲ、およびトランスバーサルを含む、さまざまな種類の等化を調査してもよい。統計的解析によって、各候補ラウドスピーカに実装する等化設定をそれぞれ独立に決めてもよい。パラメトリック等化では、調整を適用する周波数、たとえば６０Ｈｚ、は、中心周波数によって決まる。振幅調整の幅は、帯域幅によって決まる。たとえばＱ＝４であると、帯域幅＝１５Ｈｚになる。適用する振幅調整の量、たとえば−１２ｄＢ、は、レベルによって決まる。振幅の増加または低減のどちらを適用してもよいが、一般には振幅の低減を適用する。したがって、解３の場合は、位置候補２のラウドスピーカに対しては、中心周波数２７ＨｚのＱ１６にわたって６ｄＢのレベル低減を適用し、位置候補３のラウドスピーカに対しては、中心周波数４１ＨｚのＱ１にわたって０ｄＢのレベル低減を適用する。周波数に依存するゲイン（等化レベル）は別の種類のゲイン低減であるので、１つまたは複数のラウドスピーカに対する、１つまたは複数の周波数における等化レベル設定を下げることによって、１つまたは複数の座席における低周波の音響効率を上げてもよい。
【０１７１】
注目すべきことに、周波数独立または周波数依存のゲインおよび／または遅延の低減によって、特定の周波数帯（５０Ｈｚ未満の周波数など）における音響効率と平均総合レベルとを上がることがある。たとえば、１つまたは複数のラウドスピーカの音量を下げることによって、音響効率と平均総合レベルとを上がることがある。振幅ディップより振幅ピークがカバーする部屋の物理的容積の方が一般に大きいので、このように音響効率と平均総合レベルとが上がることがある。たとえば、ピークがカバーしうる聴取場所はは２つから３つであるが、ディップがカバーしうる聴取場所は１つである。統計的解析によって平均空間変動および／または空間平均の変動が減る解を求めるときは、振幅応答におけるディップ（弱め合う干渉）を犠牲にして、ピーク（強め合う干渉）を増加しうる解の値をサウンドシステムに実装してもよい。聴取場所におけるディップに対するピークのこのような増加は、音響信号の音波間の弱め合う干渉の低減によることもある。したがって、補正の実装前は波の打ち消しによって減衰した音響エネルギーが聞かれることもあるので、低周波の音響効率の向上を実感することが可能になりうる。
【０１７２】
図１４は、選択した解に対応する値のサウンドシステムへの実装を示す図６のブロック６１２を展開したブロック図である。ラウドスピーカの数と位置とに対応する解の値を実装するには、ブロック１４０２に示すように、１つまたは複数のラウドスピーカを決定された位置に配置する。したがって、図１３の解２を実装するには、ラウドスピーカを位置候補１、２、および３に配置する。同様に、空間変動が最小の解１を実装するには、ラウドスピーカを位置候補１および２に配置する。
【０１７３】
補正設定は、サウンドシステム５００のアナログドメイン（たとえば、ゲインまたは等化）またはデジタルドメイン（たとえば、ゲイン、等化、または遅延）、および信号経路内の都合のよい任意の地点に実装してもよい。ブロック１４０４に示すように、ゲイン調整（一般にラウドネスまたは音量制御と呼ばれる）を各ラウドスピーカ位置でそれぞれ独立に下げるか上げることによって、ゲイン設定をサウンドシステム５００に実装してもよい。したがって、図１４の解２を実装するには、位置候補１のラウドスピーカに対するゲインを１から６ｄＢ下げ、位置候補２のラウドスピーカのゲインを１つまり０のままとし、位置候補３のラウドスピーカのゲインを１から１２ｄＢ下げる。ゲイン補正を実装するには、変換器によって音響信号に変換される電気信号を減衰または増加させる方法が一般的であるが、共通の電気信号に反応する複数のラウドスピーカを単一の位置に配置するなどの方法によって行ってもよい。または、ラウドスピーカの配線を変更することによって、補正設定を実装してもよい。
【０１７４】
ブロック１４０６に示すように、１０ミリ秒（ｍｓ）などの遅延設定を各ラウドスピーカ位置でサウンドシステム５００のデジタルドメインに実装してもよい。遅延設定の実装は、サラウンドサウンドまたは他のプロセッサが入力から低周波出力を生成した後でもよい。たとえば、ＤＯＬＢＹ  ＤＩＧＩＴＡＬ  ５．１（Ｒ）またはＤＴＳ（Ｒ）デジタル信号がデジタルサラウンドサウンドデコーダに入力される場合は、ＬＦＥ（低周波効果）信号が出力される。この出力を増幅のためにアナログドメインに変換する前に、遅延設定を導入してもよい。遅延設定は、プロセッサ５０４がアナログ信号を出力できる場合は、プロセッサ５０４に実装してもよいが、ラウドスピーカの電子装置がデジタル入力を受け付ける場合は、ラウドスピーカに実装してもよい。したがって、図１３の解２を実装するには、位置候補１のラウドスピーカに対して遅延０ｍｓ（遅延なし）を適用し、位置候補２のラウドスピーカによって再生される信号に遅延１０ｍｓを適用し、位置候補３のラウドスピーカには遅延を何も適用しない。
【０１７５】
ブロック１４０８に示すように、等化を各ラウドスピーカにそれぞれ独立に適用することによって、等化設定をサウンドシステム５００に適用してもよい。パラメトリック等化は、各ラウドスピーカに等化を実装するために都合のよい方法である。パラメトリック等化では、適用する中心周波数、帯域幅、および振幅増加量または低減量（レベル）を選択するための設定を実装できる。中心周波数、帯域幅、およびレベルの設定は、各ラウドスピーカによって再生される信号に対してそれぞれ独立に適用してもよい。したがって、図１４の解２を実装するには、ラウドスピーカｌに対しては中心周波数、Ｑ、およびレベル設定をそれぞれ２２Ｈｚ、１、および−６ｄＢに設定し、ラウドスピーカ３に対してはそれぞれ８５Ｈｚ、１、および−１２ｄＢに設定する。位置候補２のラウドスピーカはレベル設定が０ｄＢつまり１であるので、このラウドスピーカに対しては等化を実装しない。ブロック６１２のステップ数は図１４より少なくてもよいし、図１４に示されていないステップを追加してもよい。
【０１７６】
（例）
７つのオーディオシステムを調べた。最初の５つは、上記の解析を用いてホームシアターシステムを調べた例である。この５つのホームシアターシステムのうち、３つは実際の既存ホームシアターシステムであり、残りの２つはリスニングルーム内の実験システムであった。各ホームシアター例において、最適化されたシステムを該当するベースラインと比較する。さらに、各ホームシアター例において、実測データを用いて結果を予測する。最後の２つは、上記の解析を用いて車両を調べた例である。
【０１７７】
（例１）
調査した第１のシステムは、専用のホームシアターではない。したがって、既存のサブウーファ位置は、低域特性と美的観点との間の妥協点である。図１５は、例１の部屋の配置であり、この縮尺比は約１００：１である。正方形のボックスは、２つサブウーファ位置を表し、円は３つの聴取場所を表す。図１５に示す部屋は約２７′×１３′であり、壁の１つは４５°の角度が付いており、天井の高さは９′である。壁と天井とは、乾式壁と２″×６″の埋め込みボルトとで構成されている。床はコンクリートスラブ製であり、陶磁器製タイルで覆われている。床のかなりの部分が部分敷き絨毯で覆われている。
【０１７８】
図１６は、低周波解析を適用する前のシステムの低域特性を示す。図１６の中央部にある太い実線の曲線は、３つの聴取場所の平均振幅応答である。中央部にある細い曲線は、各聴取場所における応答であり、上部の破線の曲線は、周波数の関数としての平均空間変動であり、明確にするために１０ｄＢでべき乗されている。左下のテキストは、この構成のメトリックであり、平均空間変動は２１．４１７３ｄＢ、空間平均の変動は２３．６９９２ｄＢ、および音響効率は−１２．６８８６ｄＢである。図１６の右下のテキストは、補正係数に修正を加えていない、この構成のパラメータである。図１７は、低周波解析の適用後の予測性能を示すグラフである。表１は、低周波解析前と低周波解析後のシステムの性能およびパラメータの比較である。
【０１７９】
【表１】
2005151539.tif 000010
１つの壁の角度が４５°である例１は、長方形以外の部屋など、どのような部屋構成にも低周波解析を適用しうることを示す。さらに、例１のシステムは、サブウーファの数と場所とが予め決められている。例１の低周波解析は、システムの低周波応答を向上するための補正係数に的を絞っている。たとえば、ゲイン、遅延、および等化に対する補正係数が例１の少なくとも一部のラウドスピーカに適用されている。図１６、図１７、および表１に示すように、この低周波解析の結果は、この解析によって、平均空間変動および空間平均の変動が劇的に減少したこと、つまり効果があったこと、および音響効率がわずかに増加したこと、つまりこれも効果があったことを示す。
【０１８０】
（例２）
例２で調査した第２のシステムは、＄３００，０００＋の専用ホームシアターである。図１８に、例２の部屋の配置を示す。本システムの特徴は、部屋の各隅に１つずつあるサブウーファ、フロントプロジェクション種類のビデオシステム、および２列目の座席のための蹴込みである。部屋の寸法は約２６′×１７′であり、天井の高さは９′である。２つの壁はコンクリートブロック製であり、２つの壁は乾式壁と２″×４″の埋め込みボルトとで構成されている。床は、コンクリートスラブ上にカーペットが敷かれている。２列目の座席は、ベニヤ板と２″×４″の埋め込みボルトとで構成された８″の蹴込み上にある。この部屋の特徴は、すべての壁に広範囲に施されているダンピングである。図１９および図２０は、低周波解析前および低周波解析後の低域特性を示す。表２は、低周波解析前と低周波解析後のシステム性能の比較である。
【０１８１】
【表２】
2005151539.tif 000011
例２のシステムは、サブウーファの数と場所とが予め決まっており、４つのサブウーファが部屋の各隅にある。この低周波解析は、システムの低周波応答を向上するための補正係数に的を絞っている。たとえば、ゲイン、遅延、および等化に対する補正係数が例２のラウドスピーカの少なくとも一部に適用されている。図１９、図２０、および表２に示すように、この低周波解析の結果は、この解析によって、平均空間変動および空間平均の変動が向上し、音響効率がわずかに下がったことを示している。
【０１８２】
（例３）
例３の第３のシステムは、ファミリールーム内のホームシアターセットアップを含む。図２１は、例３の部屋の配置を示す。部屋の寸法は約２２′×２１′であり、勾配付きの天井が特徴である。壁と天井とは、乾式壁と２″×４″の埋め込みボルトとで構成されている。床はコンクリートスラブ製であり、周囲がタイルで覆われ、中央部はカーペット敷きである。左側面の壁には、厚手のカーテンで覆うことができる（また覆われていた）窓がいくつかある。本システムは、本来２つのサブウーファが部屋の前面にあった。図２２は、低周波解析を適用する前の、部屋の前面のサブウーファ１と２とを使用していたシステムの本来の構成における低域特性を示す。図２３は、サブウーファ１と２とを使用したシステムの低周波解析の適用後の低域特性を示す。２つの追加サブウーファを部屋の後部に配置し、低周波解析を適用した結果を図２４に示す。表３は、改善前と改善後のシステムの性能比較である。
【０１８３】
【表３】
2005151539.tif 000012
例３は、サブウーファの数、サブウーファの配置、および適用した補正係数に基づく、複数の異なる解候補を強調している。図２３は、図２２と同じ構成で配置されているサブウーファに対する解を示す。低周波解析を用いると、図２３に示すように、同じ構成でも、平均空間変動が劇的に減少し、空間平均の変動が減少し、音響効率も減少する。図２４は、部屋の各隅に配置されているサブウーファに対する解を示す。この低周波解析を用いると、図２４に示すように、平均空間変動、空間平均の変動、および音響効率が大きく向上する。
【０１８４】
（例４）
例４のシステムは、隣室との間に仕切りがない部屋にある。図２５は、例４の部屋の配置である。主室の寸法は２０′×１５′であり、寸法１７′×１３′の別の部屋との間に仕切りがない。両方の部屋は、天井が８′の「下垂天井」であり、床がカーペットで覆われたスラブコンクリート製である。すべての壁は、乾式壁と２″×４″の埋め込みボルトとで構成されている。本来の構成では、１つのサブウーファを使用していた。図２６は、本来の構成のシステムの性能を示すグラフである。図２６のグラフで明らかなように、これは例外的に良いリスニングルームであることに注目されたい。６つのサブウーファ位置候補を測定し、低周波解析によって最良の４つのサブウーファ位置を決定した。図２７は、低周波解析によって最良の４つのサブウーファ位置（サブウーファ１、２、４、および５）を選択し、各サブウーファのパラメータを最適化した後のシステムの性能を示すグラフである。表４は、最適化前と最適化後のセットアップの比較である。
【０１８５】
【表４】
2005151539.tif 000013
例３と同様に、例４は、サウンドシステムのサブウーファの数、サブウーファの配置、および適用する補正係数などのさまざまな様相に基づくさまざまな解候補を強調している。低周波解析を通じて、サブウーファの数、サブウーファ位置候補に基づくサブウーファの配置、および／または補正係数を決定してもよい。具体的には、例４のシステムには、サブウーファ候補を６つまで含めることも可能であった。低周波解析によって、サブウーファの最適数は４つと決定された。さらに、６つのサブウーファ位置候補のうち、場所１、２、４、および５が選択された。低周波解析を用いることによって、図２７に示すように、平均空間変動が減少し、空間平均の変動が増加し、音響効率が増加する。
【０１８６】
（例５）
例５の部屋は、エンジニアリングリスニングルームである。図２８は、例５のエンジニアリングリスニングルームの配置を示す。部屋の寸法は約２１′×２４′であり、天井の高さは９′である。壁と天井とは、乾式壁と２″×６″の埋め込みボルトとで構成された２層構造である。床は、コンクリートスラブ製であり、壁から壁までカーペット敷きである。すべての部屋境界が比較的硬いので、この部屋は低周波における減衰がほとんどない。この点に関して、例５の部屋は、低周波での減衰が大きい例２の部屋とは音響特性が非常に異なる。
【０１８７】
合計で８つのサブウーファ位置候補と５つの聴取場所とを測定した結果、伝達関数の数は４０になった。次に、図２９〜３９に詳細に示すように、いくつかの構成をシミュレートした。この例におけるすべての結果は、実測データを用いて４０個の伝達関数から予測されている。
【０１８８】
図２９は、共通のシナリオにおける前面隅の単一のサブウーファ（図２８のサブウーファ１）の低域特性を示すグラフである。これは、図３０の低周波解析によって見つけた単一の最良サブウーファ構成に対比される。図３１は、サブウーファ１と３とを用いた共通の「ステレオサブウーファ」構成の低域特性を示すグラフである。図３２は、一対のサブウーファに対する最良の解を見つけることに限定した低周波解析を用いた２サブウーファ構成のシステムの性能を示すグラフである。図３２に示すように、最良対の解は、図２８に示すサブウーファ６と７とを使用する。
【０１８９】
図３３は、４隅のサブウーファ１、３、５、および７を用いた構成の低域特性を示すグラフである。図３４は、低周波解析の適用後の同じ４つのサブウーファの性能を示すグラフである。図３５は、４つの中間点にあるサブウーファ２、４、６、および８を用いた構成の低域特性を示すグラフである。図３６は、低周波解析の適用後の同じ４つのサブウーファの低域特性を示すグラフである。
【０１９０】
図３７は、４つのサブウーファの「最適」構成の低域特性を示すグラフである。「最適」構成は、唯一の順位付け係数として空間変動を用いた解析の順位付け結果に基づいている。図３７に示すように、４つのサブウーファによる「最適」構成は、場所２、５、６、および７に配置されたサブウーファを含む。さらに、図３７に示す「最適」構成は、各サブウーファに対する補正係数を含む。同様に、図３８および図３９は、他の「最適」な４サブウーファ構成の低域特性を示す。図３８および図３９の「最適」構成は、それぞれ平均空間変動と空間平均の変動とを用いた解析、および平均空間変動と音響効率とを用いた解析の順位付け結果に基づく。
【０１９１】
図４０は、例５のエンジニアリングルームについて調査したすべてのシミュレーション構成の平均空間変動を示す。図４０では、代表的な「ステレオサブウーファ」構成および「４隅」構成に相当するポイントがプロット上で強調されている。
【０１９２】
表５は、例５でシミュレートしたすべての構成の低域特性の比較である。
【０１９３】
【表５−１】
2005151539.tif 000014
【０１９４】
【表５−２】
2005151539.tif 000015
表５の結果を調べると、サブウーファの場所パラメータおよび／または補正係数を用いた低周波解析によって、サウンドシステムの低域特性を向上しうる。サブウーファの数を１つに限定した図２９と図３０とを比較すると、低周波解析を用いることによって低域特性が向上している。この解析は、平均空間変動と空間平均の変動とが減少し、音響効率が増大するサブウーファ位置（位置７）を示唆している。
【０１９５】
サブウーファの数を２つに限定した図３１と図３２とを比較すると、低周波解析を用いることによって、ここでも低域特性が向上している。この解析は、平均空間変動と空間平均の変動とが減少し、音響効率がわずかに下がるサブウーファ位置（位置６と７）と補正係数とを示唆している。
【０１９６】
サブウーファの数と場所を限定した（すなわち、部屋の各隅にサブウーファを１つずつ配置した）図３３と図３４とを比較すると、低周波解析を用いることによって低域特性が向上している。この解析は、平均空間変動と空間平均の変動を減少させ、音響効率を増大させる補正係数を示唆している。サブウーファの数と場所を限定した（すなわち、部屋の４つの中間地点にサブウーファを１つずつ配置した）図３５と図３６とを比較すると、低周波解析を用いることによって、低域特性が向上している。この解析は、平均空間変動と空間平均の変動とを減少させ、音響効率を増加させる補正係数を示唆している。
【０１９７】
低周波解析によって求められた解を順位付けするための基準はいくつかある。順位付けは、空間変動、空間平均の変動、音響効率、またはこれらの任意の組み合わせに基づいてもよい。サブウーファの数を４つに限定した図３６〜３８は、さまざまな順位付け基準に基づき、サブウーファの場所と補正係数とを選択する例を示す。図３６は、空間変動にのみ基づいて解を順位付けしており、この場合の好適な解は空間変動が最小の解である。図３７は、空間変動と空間平均の変動との組み合わせに基づき解を順位付けしているので、好適な解によって選択されるサブウーファ位置は、図３６の好適な解とは異なり、図３６の好適な解より空間変動が大きく、空間平均の変動が小さい。図３８は、空間変動と音響効率との組み合わせに基づき解を順位付けしているので、好適な解によって選択されるサブウーファ位置は図３６の好適な解とは異なり、図３６の好適な解より空間変動が大きく、音響効率が高い。
【０１９８】
図４１は、振幅および遅延の補正係数の最適化に的を絞った低周波解析に基づく、サブウーファを４隅に配置する代表的構成の予測低域特性を示す。図４２は、最適化後の実際の低域特性である。図４１と図４２とを比較すると、７０Ｈｚ未満の予測低域特性と実際の低域特性との間の一致は優れている。したがって、低周波解析によって予測された低域特性と実際の低域特性とはほぼ一致する。
【０１９９】
（例６）
上記のように、本願明細書内の教示内容は、車両を含むどのような種類の空間におけるサウンドシステムに適用してもよい。車両の例として、自動車とトラックとが挙げられるが、これだけに限定されるものではない。自動車などの車両を「調整」するときの問題点の１つは、前列の座席と後列の座席とで低音域を一致させることである。この解析の第６の適用例では、セダン型自動車を用いている。図４３は、自動車のフロントドア内の下部とリアデッキ上とにあるスピーカからの２０〜２００Ｈｚに対する周波数応答のグラフを示す。曲線４３０２および４３０４は、前部の２つ座席についての周波数応答である。曲線４３１０および４３１２は、２つの後部座席についての周波数応答である。太い黒色の曲線４３０６は、４つの座席のすべてにおける平均応答であり、細い黒色の曲線４３０８は、空間変動である。図４３に示すように、後列は、７５Ｈｚを中心としたオクターブ全体に対して低音が約７ｄＢ少ない。
【０２００】
図４４は、周波数応答のグラフを示す。図４４では、リアデッキスピーカに対するドライブレベルを６ｄＢ減らした（図４４の「レベル」行に−６と示されている）。曲線４４０２および４４０４は、前部の２つ座席についての周波数応答である。曲線４４１０および４４１２は、２つの後部座席についての周波数応答である。太い黒色の曲線４４０６は、４つの座席すべてにおける平均応答であり、細い黒色の曲線４４０８は空間変動である。図４４に示すように、低音域における周波数応答が図４３より一致している。車両の前列と後列との差の最大値は、約５ｄＢであり、その範囲はわずか２分の１オクターブである。これは、図４３に示す「均一ドライブ」で達成した値に比べ著しい向上である。空間変動も向上している（９．０７６９から３．５０３３へ）。低周波における平均総合レベルは約０．２ｄＢ下がったが、これはドライブレベルを約２．５ｄＢ下げたことによる。各聴取位置における効率は、ほぼ２．３ｄＢ向上しており、これは大きな向上である。また、平均周波数応答も向上している。これは、上記のホームシアターセットアップを対象とした開示内容と一致する。具体的には、座席間の変動が減るにつれて、周波数応答および効率が向上する傾向がある。図４４は、レベル（ｄＢ単位）、遅延（ミリ秒単位）、および等化（フィルタ周波数（Ｈｚ単位）、フィルタゲイン（ｄＢ単位）およびフィルタＱを含む）などのパラメータを示す。図４４に示すように、このスピーカ配置では、個々のスピーカの遅延および等化を最適化しても、座席間の変動は大きく改善されなかった。
【０２０１】
図４３および図４４に用いた車は、スピーカがフロントドア内の低部とリアデッキ上にある。ただし、４つのドア内とリアデッキ上にスピーカを設けたシステムは、安価な自動車においてさえも一般的になってきている。このシステム構成を使用して、一対の追加スピーカを後部ドア内の低部に設置し、最適化ルーチンを再度実行した。図４５は、最適化前のシステムの性能を示す。図４５に示すように、曲線４５０２および４５０４は、前部の２つ座席についての周波数応答であり、曲線４５１０および４５１２は、２つ後部座席についての周波数応答であり、太い黒色の曲線４５０６は、４つの座席すべてについての平均応答であり、細い黒色の曲線４５０８は、空間変動である。図４６は、最適化後のシステムの性能を示す。図４６に示すように、曲線４６０２および４６０４は、前部の２つの座席についての周波数応答であり、曲線４６１０および４６１２は、２つの後部座席についての周波数応答であり、太い黒色の曲線４６０６は、４つの座席すべてにおける平均応答であり、細い黒色の曲線４６０８は、空間変動である。座席間の変動が劇的に減り（図４６の空間変動は、図４５に比べ、より平坦になっている）、各座席における周波数応答もより平坦になっている。低周波における総合出力は１ｄＢ減ったが、これは総合ドライブレベルを約６ｄＢ下げたことによる。すなわち、システム効率は約５ｄＢ向上している。
【０２０２】
（例７）
セダン型車両内のサウンドシステムに加え、スポーツユーティリティビークル（ＳＵＶ）など、他種の車両内のサウンドシステムに最適化ルーチンを使用してもよい。解析の第７の適用例では、ＳＵＶが使用されている。このＳＵＶ内のオーディオシステムは、４つのメインスピーカと、単一のサブウーファとを有する。「ベンチマーク」を作成するために、メインスピーカに対して約５０Ｈｚで高域通過フィルタを使用した。低周波信号を低減するために高域通過フィルタを使用してもよく、その目的は（１）ドアのラトル音の発生を減らし（メインスピーカがドアに搭載されているため）、さらに（２）可聴ひずみまたはスピーカの損傷の原因となりうるスピーカの好適な動作範囲外での動作の可能性を減らすことにある。また、ベンチマークを作成するために、低域通過フィルタをサブウーファに対して２５０Ｈｚで使用した。各チャネルの電気ゲインは同一値に設定した。このベンチマークの性能を図４７に詳細に示す。図４７に示すように、曲線４７０２および４７０４は、前部の２つの座席についての周波数応答であり、曲線４７１０および４７１２は、２つの後部座席についての周波数応答であり、太い黒色の曲線４７０６は、４つの座席すべてにおける平均応答であり、細い黒色の曲線４７０８は、空間変動である。
【０２０３】
次のパラメータで最適化ルーチンを実行した。
【０２０４】
【表６】
2005151539.tif 000016
これらのパラメータによる性能を図４８に示す。図４８に示すように、曲線４８０２および４８０４は、前部の２つの座席についての周波数応答であり、曲線４８１０および４８１２は、２つの後部座席についての周波数応答であり、太い黒色の曲線４８０６は、４つの座席すべてにおける平均応答であり、細い黒色の曲線４８０８は、空間変動である。図４８は、サブウーファ１（左前部（ＬＦ））、サブウーファ２（右前部（ＲＦ））、サブウーファ３（左後部（ＬＲ））、およびサブウーファ４（右後部（ＲＲ））に対するパラメータを示す。サブウーファに対するパラメータは、図４８には示されていないが、上の表に示されている。図４７および図４８に示すように、座席間の変動が６分の１になり（平均空間変動が２８．２０３３から４．５８９５へと約６分の１に減っている）、周波数応答の平坦化が著しい。さらに、効率が約３．５ｄＢ向上している。
【０２０５】
図４９は、各聴取場所において単一のマイクロフォンを使用した場合の実際の周波数応答を示す。上記のように、聴取場所で聴取する音響信号（周波数応答など）は、１つ、いくつか、またはすべての聴取場所候補で単一のマイクロフォンを用いて測定してもよい。（図４８は、測定した生データからの予測応答である。）図５０は、車両内の各聴取場所に配置された（図４９で使用したような単一のマイクロフォンではなく）代表的なマイクロフォン配列の応答を示すグラフである。図４９および図５０に示す結果は、ホームシアターに関する上記の開示内容に一致する。具体的には、本手法によって、離散した各マイクロフォン位置におけるシステム性能ばかりでなく、聴取エリア全体にわたるシステム性能を向上または最適化してもよい。
【０２０６】
上記のように、システムの周波数応答を向上するための取り組みの１つは、（１）さまざまな聴取場所について、少なくとも１つのメトリック（平坦度、一致度、効率、平滑度など）に基づく周波数応答が向上するように、１つ、いくつか、またはすべてのチャネルの構成を修正し、さらに（２）さまざまな聴取場所に対する周波数応答を大域的に向上することである。たとえば、１つの取り組みでは、（１）オーディオシステムの構成を選択することによって（たとえば、補正係数（ゲイン、遅延、等化）、スピーカの場所、スピーカの種類、スピーカの数などの選択によって）、複数の聴取場所にわたって周波数応答の変動を減らし（たとえば空間変動を減らし）、さらに（２）複数の聴取場所にわたって周波数応答がより一致するようになったら、全体としてのシステム性能の向上（複数の聴取場所に対する周波数応答の平坦化など）のために、大域的補正（大域的な等化など）をシステムに適用する。複数の聴取場所にわたる周波数応答の変動を減らさずに、システム全体としての大域的補正を行おうとすると、各離散地点（特定の聴取場所など）におけるシステムの応答は向上しても、他の地点における周波数応答が向上しないこともある（または悪化することもある）。
【０２０７】
両面からの補正手法（個々のチャネルレベルでの補正と大域レベルでの補正）によって、聴取エリア全体にわたる応答をより向上することが可能である。さらに、個々のチャネルレベルでの補正係数の使用によって、さまざまな聴取場所における応答が向上したが（たとえば、これらの聴取場所の空間変動の縮小）、周波数応答はそれほど向上しなかった（たとえば、これらの聴取場所の周波数応答は、山と谷が依然としてある）場合でも、これらの聴取場所における周波数応答はより一致しているので、大域的補正によって聴取エリアの周波数応答を全体的に向上してもよい。
【０２０８】
図５１は、本願明細書に開示されている手法を用いて向上または最適化しうるサウンドシステム構成のブロック図を示す。図５１は、左前部、前中央部、右前部、左側面、右側面、左後部、および右後部にチャネルがある７チャネルシステムを示す。入力５１０２を用いて、７つのチャネルを複数の２ウェイクロスオーバ５１０４に入力してもよい。クロスオーバは、広域通過フィルタと低域通過フィルタとを含んでもよく、この場合のクロスオーバの出力は、広域通過フィルタの出力と低域通過フィルタの出力とを含むことになる。たとえば、２ウェイクロスオーバ５１０４のＯｕｔ１は、広域通過フィルタの出力を含んでもよく、２ウェイクロスオーバ５１０４のＯｕｔ２は、低域通過フィルタの出力を含んでもよい。低周波数範囲における座席間の総変動に対して、補正係数を含む音場管理の概念によって対応できるように、２ウェイクロスオーバを設定してもよい。しがたって、中域などの周波数範囲における音色および空間性能が補正係数（たとえば、ゲイン、遅延、および等化など）によって劣化しないように、クロスオーバを選択することができる。すべてのチャネルからの低音域を表すこともある低域通過フィルタの出力（Ｏｕｔ２）は、ミキサ５１０６に送ってもよい。次に、ミキサ５１０６によってこれらの出力を加算して、単一のチャネルに入力してもよい。加算後の出力を向上または最適化してから、さまざまなチャネルに再分配してもよい。
【０２０９】
図５１は、オーディオシステムが少なくとも１つの個別チャネルの補正と大域補正とを含む、両面からの取り組みの一例を示す。図５１に示すように、ミキサ５１０６の出力は、６バンドのパラメトリック等化５１０８を使用して大域等化される。６バンドのイコライザを図示したが、使用するイコライザのバンド数はこれより少なくても多くてもよい。さらに、他種のイコライザを使用してもよい。６バンドのパラメトリック等化５１０８の出力を個々のチャネルに入力してもよい。図５１に示すように、各チャネルは、ゲインブロック５１１０、遅延ブロック５１１２、およびパラメトリック等化ブロック５１１４などの補正係数を有してよい。単一バンドの等化ブロックを用いてもよい。あるいは、複数バンドの等化ブロックを用いてもよい。図５１では、ゲインブロック５１１０、遅延ブロック５１１２、パラメトリック等化ブロック５１１４の順序になっているが、これらのブロックは単なる一構成例である。これらのブロックの順序は任意である。さらに、１つ、いくつか、またはすべてのチャネルが補正係数を含んでもよい。図５１に示すように、前中央部のチャネルは補正係数を何も含まない。一部のオーディオ構成では、前中央部のスピーカは前面ダッシュボードにあるので、（ダッシュボードが振動しないように）低音機能がない。このような場合、低周波をチャネルからフィルタリングしてもよい。さらに、チャネルがこれらの補正係数のうちの１つ、いくつか、またはすべてを含んでもよい。
【０２１０】
図５１に示すように、補正係数の出力をミキサ５１１６に入力してもよい。ミキサ５１１６は、さまざまなチャネルの高周波と低周波とを加算し、これらをさまざまなチャネルの出力５１１８に送ってもよい。図５１に示すように、本オーディオシステムはサブウーファを含むが、これは低周波出力も受信する。他のチャネルと同様に、サブウーファの低周波信号を補正係数によって最適化してもよい。
【０２１１】
音場管理パラメータ（補正係数を含む）を用いると、オーディオシステムの総合出力が下がることもあるが、総効率は下がらないこともある。実際に、音場管理パラメータを使用して効率を向上してもよい。低音域の再生には、アンプパワーとスピーカエクスカーションの大半を要するので、音場管理パラメータによって減衰されるチャネルのアンプを小型化し、さらに／またはボイスコイルを短縮することもできる。６つ（または７つ）の均一アンプによって６つ（または７つ）のメインスピーカ（それぞれの合計コーンエクスカーションはほぼ同じ）を駆動するというのは効率の点から最適ではないので、たとえば、所定量の総アンプパワーとコーンエクスカーションとに対して再生音量がより大きいトータルオーディオシステムを作ることができる。
【０２１２】
さらに、車両の前部座席と後部座席との一致度を向上させてから、前部座席の周波数応答を大域的に等化し、これによって後部座席の周波数応答も向上すると想定してもよい。実際に、１つの取り組みでは、前部座席の応答の向上に的を絞っており、後部座席が「追随する」こともある。この結果、後部の全体的な問題を解決するために前部座席の性能を犠牲にする必要は全くないので、前部と後部の両方のサウンドが向上する。
【０２１３】
図５２は、本願明細書に開示されている手法を用いて向上または最適化しうるサウンドシステム構成のブロック図を示す。１つのオーディオシステムのパラメータを選択したら、これらのパラメータに基づき、他のオーディオシステムを構成してもよい。たとえば、車両の場合は、特定モデルなどの特定の車両に対するパラメータを選択したら、その特定の車両に設置するさまざまなオーディオシステムを同じパラメータで構成（たとえば、プログラミング）してもよく、この場合はその車両を再テストする必要がない。具体的には、生産ラインの車両は必ずしも再テストする必要はなく、むしろテスト中に先に決定されたオーディオシステムのパラメータによってプログラミングすることができる。
【０２１４】
図５２は、７チャネルオーディオシステムを示す。ただし、使用するオーディオチャネルの数はこれより少なくても多くてもよい。この７つのチャネルは、左前部、前中央部、右前部、左側面、右側面、左後部、および右後部でもよい。この７つのチャネルへの入力をブロック５２０２に示す。この７つのチャネルを高域通過フィルタ５２０４および低域通過フィルタ５２０６に送ってもよい。図５１の２ウェイクロスオーバと同様に、高域通過フィルタ５２０４および低域通過フィルタ５２０６は、入力信号をフィルタリングして、２つの異なる周波数帯に分離してもよい。各チャネルに対して高域通過フィルタおよび低域通過フィルタのみが図示されているが、実装するフィルタを２つより多くし、周波数帯を２つより増やしてもよい。低域通過フィルタ５２０６の出力を、加算ブロック５２０８に送ってもよい。図５１に示すように、加算ブロックの一例にミキサを含んでもよい。加算ブロック５２０８の出力をイコライザ５２１０に送ってもよい。イコライザ５２１０は、加算された低周波信号の大域的等化を含んでもよい。上記のように、大域的等化は、１つまたは複数のフィルタの適用を含んでもよい。イコライザ５２１０の出力をさまざまなチャネルに対する補正係数に送ってもよい。
【０２１５】
図５２に示すように、補正係数は、遅延ブロック５２１２、ゲインブロック５２１４、および等化ブロック５２１６を含んでもよい。上記のように、これらのブロックの順序は単に例示を目的としたものである。上記のように、開示された手法を用いて、周波数応答の座席間の変動を減らすなど、オーディオシステムの少なくとも１つのメトリックを向上するために、個々のチャネルに対する補正係数を選択してもよい。さらに、等化ブロック５２１８に示すように、等化をより高い周波数帯に適用してもよい。たとえば、等化ブロック５２１８は、中域周波数など特定の周波数範囲の等化に的を絞ってもよい。高域周波数および低周波の出力を加算ブロック５２２０に送ることによって、これらの周波数を組み合わせてもよい。加算ブロック５２２０の出力をフィルタに送ってもよい。図５２に示すように、７つのチャネルに対するフィルタは高域通過フィルタ５２２２である。図５２に示すように、７つのスピーカに対して、この高域通過フィルタが含まれている。ただし、使用する高域通過フィルタはこれより少なくてもかまわないし、他のフィルタを使用してもよい。上記のように、可聴歪みまたはスピーカの損傷の原因となりうるドアのラトル音とスピーカがその好適な動作範囲を外れて動作する可能性とを減らすための高域通過フィルタを車載オーディオシステムなどのオーディオシステムに使用してもよい。同様に、サブウーファへの信号に対する低域通過フィルタ５２２４を含んでもよい。高域通過フィルタの場合のように、サブウーファがその好適な範囲を外れて、高すぎる周波数範囲などで動作する可能性を低域通過フィルタによって減らしてもよい。このように、一般的な問題として、フィルタ付きのスピーカの性能が向上するように、フィルタを選択してもよい。さらに、図５２は、７つのメインスピーカと１つのサブウーファとを備えたオーディオシステムを示す。使用するメインスピーカの数はこれより少なくても多くてもよい。さらに、使用するサブウーファの数はゼロでも１つより多くてもよい。
【０２１６】
上記のように、改善または最適化されたオーディオ構成を選択するために、いくつかのパラメータを変更してもよい。パラメータの例として、ラウドスピーカの場所、ラウドスピーカの数、ラウドスピーカの種類、聴取場所、補正係数（たとえば、遅延、パラメトリック等化、周波数に依存しないゲイン）などが挙げられるが、これだけに限定されるものではない。一般に、車両内のラウドスピーカの場所は決められている。ただし、ラウドスピーカの位置を変えてもよい場合もある（たとえば、ドア内、リアデッキ上などのスピーカ位置の微細な変更）。
【０２１７】
これらのパラメータに加え、高域通過フィルタ、低域通過フィルタ、ノッチフィルタ、またはこのようなフィルタの組み合わせなどのクロスオーバフィルタによって、１つ、いくつか、またはすべてのスピーカに対する信号をフィルタリングしてもよい。具体的には、クロスオーバフィルタ５２２２、５２２４によって、オーディオシステムの少なくとも１つのメトリックの性能を向上しうる自由度を追加してもよい。たとえば、座席間の変動を重視する場合は、フィルタ（低域通過、高域通過、ノッチ、または他種フィルタなど）を座席間の変動を改善するためのもう１つのパラメータとしてもよい。上記のように、１つ、いくつか、またはすべての聴取場所について伝達関数を測定してもよい。次に、フィルタ値候補など、システムのパラメータ値候補を用いて統計的解析を実施することによって、予測伝達関数を生成してもよい。この統計的解析によって、どのフィルタ値候補がメトリックを向上するかを示してもよい。（１）複数の聴取場所の間での予測伝達関数（たとえば、平均空間変動、平均空間標準偏差、平均空間包絡線（すなわち最小および最大）、および平均空間最大平均）の一致度と、（２）予測伝達関数（たとえば、空間平均の変動、空間平均の標準偏差、空間平均の包絡線、および空間最小値の変動）の平坦度と、（３）予測伝達関数（たとえば、平均レベルの変動、平均レベルの標準偏差、平均レベルの包絡線、および平均レベルの最大平均）に対する総合音圧レベルの座席間の差と、（４）単一の聴取場所または複数の聴取場所における予測伝達関数の効率（たとえば、音響効率）、（５）単一の聴取場所または複数の聴取場所における予測伝達関数の出力と、を含む、本願明細書に記載のどの統計的解析を用いてもよいが、これだけに限定されるものではない。たとえば、１つの統計的解析では、座席間の変動を調べる。次に、クロスオーバフィルタに対する実際の値を、メトリックの向上を示すフィルタ値候補から直接選択してもよいし、あるいはこれらのフィルタ値候補から導き出してもよい。次に、クロスオーバフィルタに対して選択したこれらの値を車載オーディオシステムなどのオーディオシステムで使用してもよい。
【０２１８】
高域通過フィルタ値候補として、単に説明のための値であるが、３ｄＢポイント（たとえば、５０Ｈｚ、７０Ｈｚ、または１００Ｈｚ）および／またはフィルタの次数（１次、２次、または３次）に対する値を含んでもよい。フィルタに対して他の候補値を使用してもよい。上の説明のための例では、統計的解析のために９つのフィルタ候補を解析してもよい。同様に、３ｄＢポイント（たとえば、１００Ｈｚ、１４０Ｈｚ、または２００Ｈｚ）および／またはフィルタの次数（２次、３次、または４次）に基づき、低域通過フィルタ値候補を変えてもよい。これらのフィルタ値候補もまた単に説明のための値である。フィルタに対して使用する候補値は上記以外でもよく、または他の種類のフィルタを使用してもよい。
【０２１９】
統計的解析では、少なくとも１つのメトリック（座席間の変動など）に基づき、高域通過フィルタ候補および低域通過フィルタ候補などフィルタ候補を解析することによって、どのフィルタ候補を選択するかを決めてもよい。
【０２２０】
フィルタ５２２２および５２２４の出力は、アンプ５２２６に送られる。次に、これらのアンプの出力は、左前部、前中央部、右前部、左側面、右側面、左後部、右後部、およびサブウーファを含むそれぞれのスピーカ５２２８に送られる。
【０２２１】
上の例では、低周波解析を用いて空間変動を大幅に改善した。空間変動は、１．５倍から５倍改善された。空間変動の改善は、通常、空間平均の変動の改善および音響効率の向上を伴う。これを理解するための１つの方法は、部屋のモード応答におけるピークとディップとの間の差を調べることである。ディップは、位置への依存度がピークより高い傾向がある。つまり、ディップは、空間的により広いピークに比べ、座席間の変動が大きくなり、空間変動が大きくなる傾向がある。このように、最適解はディップをなくす傾向にあるので、空間平均の変動が改善され、効率係数が向上する。
【０２２２】
低周波解析は、２つおよび４つのサブウーファを含む、さまざまなサブウーファシステムに利用してもよい。サブウーファ位置とサブウーファ数が予め決められている場合（たとえば、例１および例２などのセットアップ済みのホームシアターシステム）、低周波解析によって性能を向上してもよい。例５に記載したケースなど、サブウーファ位置、サブウーファ数、および／または補正を自由に選択できる場合は、低周波解析の効果が一般に高い。
【０２２３】
低周波解析では、サブウーファの場所、サブウーファの数、サブウーファの種類、補正係数、またはこれらの任意の組み合わせを含む、上記のパラメータの１つ、いくつか、またはすべての調整に的を絞ってもよい。さらに、低周波解析では、ゲインと、遅延と、フィルタリングとの同時調整など、補正係数の１つ、いくつか、またはすべての調整に的を絞ってもよい。ただし、システム性能を向上するために、これらの３つの補正係数をすべて最適化する必要はない。最後に、本解析は低域特性に的を絞っているが、どの周波数範囲を最適化してもよい。
【０２２４】
図４〜１２および図１４のフローチャートは、ハードウェアで実施しても、ソフトウェアで実施してもよい。このプロセスをソフトウェアで実施する場合は、ソフトウェアを、測定装置５２０のハードディスク、外付けディスク５４８、ＲＯＭ５３０、またはＲＡＭ５２４、あるいは計算装置５７０のハードディスク、外付けディスク、ＲＯＭ、またはＲＡＭのいずれか１つに常駐させてもよいし、あるいはこれらのいずれかの組み合わせに常駐させてもよい。ソフトウェアは、論理機能（すなわち、デジタル回路やソースコードなどのデジタル形式で、あるいはアナログ電気信号、アナログサウンド信号、またはアナログビデオ信号などのアナログ音源やアナログ回路などのアナログ形式で実装しうる「論理」）を実装するための実行可能命令が順番に並べられたリストを含んでもよく、コンピュータを用いたシステム、プロセッサを含むシステム、あるいは命令実行システム、装置、またはデバイスから命令を選択的に取り出し、この命令を実行しうる他のシステムなどの命令実行システム、装置、またはデバイスで使用される、またはこれらのシステム、装置、またはデバイスに接続されて使用される、いずれかのコンピュータ可読（または信号担持）媒体に選択的に組み込んでもよい。本文書の文脈において、「コンピュータ可読媒体」、「機械可読媒体」、「伝搬信号」媒体、および／または「信号担持媒体」は、これらの命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用される、またはこれらのシステム、装置、またはデバイスに接続されて使用される、プログラムを収容、保存、伝達、伝搬、または転送しうるいずれかの手段である。機械可読媒体は、これだけに限定されるものではなく、たとえば、電子、磁気、光、電磁、赤外線、または半導体システム、装置、デバイス、または伝搬媒体から選択してもよい。機械可読媒体として、１つまたは複数のワイアを有する電気接続（電子）、携帯用コンピュータディスケット（磁気）、ＲＡＭ（電子）、ＲＯＭ（電子）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）（電子）、光ファイバ（光）、および携帯用コンパクトディスク読み出し専用メモリ「ＣＤＲＯＭ」（光）が挙げられるが、これだけに限定されるものではない。機械可読媒体は、プログラムをその上に印刷できる紙または別の適切な媒体も含むが、この理由は、紙または他の媒体をたとえば光学的に走査することによってプログラムを電子的にキャプチャし、次にコンパイルし、解釈し、または、必要であれば他の適切な方法で処理し、次にコンピュータおよび／または機械のメモリに保存しうるからである。
【０２２５】
本発明のさまざまな実施形態について説明してきたが、本発明の範囲内でさらに多くの実施形態および実装が可能であることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付請求項およびその対応請求項の観点以外によっては制限されるべきではない。
【０２２６】
本発明は、以下の図面および説明を参照することによってより深く理解することができる。図中の構成要素は必ずしも正確な縮尺ではなく、本発明の原理を説明することに重点をおいている。さらに、同じ参照数字はそれぞれの図を通じてそれぞれの対応する部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【０２２７】
【図１】図１は、ある瞬間における部屋の単一次元に対する最初の４つの軸モードを表す図である。
【図２】図２は、図１に示す第１の４軸モードと、ラウドスピーカの位置、および聴取者（ニコニコバッジ）と２つの追加の聴取場所１および２の位置とを表す図である。
【図３】図３は、室内に複数のサブウーファと複数のレシーバがあるシナリオの例である。
【図４】図４は、複数のサブウーファ位置候補、複数の聴取場所、およびサウンドシステムがある部屋を示す。
【図５】図５は、サウンドシステム例５００、測定装置５２０、および計算装置５７０を示す。
【図６】図６は、サウンドシステムの低域特性を向上する方式のフローチャートである。
【図７】図７は、サウンドシステムパラメータの選択を示す図６のブロック６０２を展開したブロック図である。
【図８】図８は、伝達関数の入力を示す図６のブロック６０４を展開したブロック図である。
【図９】図９は、伝達関数の修正を示す図６のブロック６０６を展開したブロック図である。
【図１０】図１０は、図６のブロック６０８で実施しうるさまざまな統計的解析を説明するための伝達関数および計算の表である。
【図１１】図１１は、音響効率および平均空間変動の統計的解析を示す図６のブロック６０８を展開したブロック図である。
【図１２】図１２は、音響効率および空間平均の変動の統計的解析を示す図６のブロック６０８を展開したブロック図である。
【図１３】図１３は、統計的解析に応じて生成される、選択したパラメータに対する解を説明するための表である。
【図１４】図１４は、選択した解の値をサウンドシステムに実装する図６のブロック６１２を展開したブロック図である。
【図１５】図１５は、例１のリスニングルームの配置例である。
【図１６】図１６は、低周波の最適化を行っていない、例１のリスニングルームの低域特性を示すグラフである。
【図１７】図１７は、低周波の最適化を行った、例１のリスニングルーム予測低域特性を示すグラフである。
【図１８】図１８は、例２の専用ホームシアターシステムの配置例である。
【図１９】図１９は、低周波の最適化を行っていない、例２の専用ホームシアターシステムの低域特性を示すグラフである。
【図２０】図２０は、低周波の最適化を行った、例２の専用ホームシアターシステムの予測低域特性を示すグラフである。
【図２１】図２１は、例３のファミリールームホームシアターシステムの配置例である。
【図２２】図２２は、低周波の最適化を行っておらず、前面の２つサブウーファ（図２１に示すサブウーファ１および２）のみをアクティブにした、例３のファミリールームホームシアターシステムの低域特性を示すグラフである。
【図２３】図２３は、低周波の最適化を前面の２つサブウーファ（図２１に示すサブウーファ１および２）に適用した、例３のファミリールームホームシアターシステムの予測低域特性を示すグラフである。
【図２４】図２４は、低周波の最適化をシステム内の４つのサブウーファ（図２１に示すサブウーファ１、２、３、および４）に適用した、例３のファミリールームホームシアターシステムの予測低域特性を示すグラフである。
【図２５】図２５は、例４の仕切りのない部屋のホームシアターシステムの配置例である。
【図２６】図２６は、低周波の最適化を行っておらず、図２５に示すサブウーファ１のみをアクティブにした、例４の仕切りのない部屋のホームシアターシステムの低域特性を示すグラフである。
【図２７】図２７は、図２５に示すサブウーファ位置１、２、４、および５が最適であることを判定するために低周波の最適化を行った、例４の仕切りのない部屋のホームシアターシステムの予測低域特性を示すグラフである。
【図２８】図２８は、例５のエンジニアリングリスニングルームの配置例である。
【図２９】図２９は、低周波の最適化を行っておらず、図２８に示すサブウーファ１のみをアクティブにした、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図３０】図３０は、１つのアクティブなサブウーファに対して低周波の最適化を行った、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図３１】図３１は、低周波の最適化を行っておらず、前面２隅のサブウーファ（図２８に示すサブウーファ１および３）をアクティブにした、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図３２】図３２は、２つのアクティブなサブウーファに対して低周波の最適化を行った、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図３３】図３３は、低周波の最適化を行っておらず、４隅にサブウーファを設置した構成（図２８に示すサブウーファ１、３、５、および７）による、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図３４】図３４は、低周波の最適化を行った、４隅にサブウーファを設置した構成（図２８に示すサブウーファ１、３、５、および７）による、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図３５】図３５は、４つの中間点にサブウーファを設置した構成（図２８に示すサブウーファ２、４、６、および８）の、低周波の最適化を行っていない、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図３６】図３６は、４つの中間点にサブウーファを設置した構成（図２８に示すサブウーファ２、４、６、および８）の、低周波の最適化を行った、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図３７】図３７は、順位付け係数として空間変動を用いて最適な４サブウーファ構成（図２８に示すサブウーファ２、５、６、および７）を決定し、低周波の最適化を行った、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図３８】図３８は、順位付け係数として空間変動と空間平均の変動とを用いてに最適な４サブウーファ構成（図２８に示すサブウーファ１、５、６、および７）を決定し、低周波の最適化を行った、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図３９】図３９は、順位付け係数として空間変動と音響効率とを用いて最適な４サブウーファ構成（図２８に示すサブウーファ１、５、６、および７）を決定し、低周波の最適化を行った、例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図４０】図４０は、図２９〜３９の低域特性に対する空間変動を基準に解を順位付けたグラフである。
【図４１】図４１は、ゲインと遅延とを最適化した、４隅にサブウーファを配置した構成（図２８に示すサブウーファ１、３、５、および７）の例５のエンジニアリングリスニングルームの予測低域特性を示すグラフである。
【図４２】図４２は、ゲインと遅延とを最適化した、４隅にサブウーファを配置した構成（図２８に示すサブウーファ１、３、５、および７）の例５のエンジニアリングリスニングルームの実測低域特性を示すグラフである。
【図４３】図４３は、フロントドア内とリアデッキ上とにあるスピーカを「均一」に駆動したときの、代表的なセダン型自動車内の予測低周波応答を示すグラフである。
【図４４】図４４は、音場管理を用いて最適化した、スピーカがフロントドア内とリアデッキ上とにある代表的なセダン型自動車内の予測低周波応答を示すグラフである。
【図４５】図４５は、４つのすべてのドア内とリアデッキ上にあるスピーカを「均一」に駆動したときの、代表的なセダン型自動車内の予測低周波応答を示すグラフである。
【図４６】図４６は、音場管理を用いて最適化した、スピーカが４つのすべてのドア内とリアデッキ上とにある代表的なセダン内の予測低周波応答を示すグラフである。
【図４７】図４７は、スポーツユーティリティビークル（ＳＵＶ）の「ベンチマーク」セットアップの予測低周波応答を示すグラフである。
【図４８】図４８は、音場管理を用いて最適化した後のＳＵＶの予測低周波応答を示すグラフである。
【図４９】図４９は、図４７のＳＵＶの各座席で単一のマイクロフォンを用いた実測周波数応答を示すグラフである。
【図５０】図５０は、図４７のＳＵＶの各座席でマイクロフォン配列を用いた実測周波数応答を示すグラフである。
【図５１】図５１は、向上または最適化しうる７チャネルサウンドシステム構成のブロック図である。
【図５２】図５２は、向上または最適化しうる７チャネルサウンドシステム構成の別のブロック図である。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１８】
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【図２１】
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【図２５】
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【図２８】
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【図４０】
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【図１】
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【図２】
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【図１０】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【外国語明細書】
1. Title of Invention
SYSTEM AND METHOD FOR AUDIO SYSTEM CONFIGURATION
2. Detailed Description of Invention
FIELD OF THE INVENTION
(1. Related Applications)
This application claims priority to U.S. Provisional Application Serial No. 60/509,799 entitled “In-Room Low Frequency Optimization,” Attorney Reference Number 11336/643 P03059USV1, filed on October 9, 2003, which is hereby incorporated herein in its entirety.
This application claims priority to U.S. Patent Application Serial Number 10/684,222, entitled “Statistical Analysis of Potential Audio System Configurations,” Attorney Reference Number 11336/433 P03060US, filed on October 10, 2003, which is hereby incorporated herein in its entirety.
This application claims priority to U.S. Patent Application Serial Number 10/684,152, entitled “System for Selecting Correction Factors for an Audio System,” Attorney Reference Number 11336/434 P03060US, filed on October 10, 2003, which is hereby incorporated herein in its entirety.
This application claims priority to U.S. Patent Application Serial Number 10/684,043, entitled “System for Selecting Speaker Locations in an Audio System,” Attorney Reference Number 11336/435 P03061US, filed on October 10, 2003, which is hereby incorporated herein in its entirety.
This application claims priority to U.S. Patent Application Serial Number 10/684,208, entitled “System for Configuring Audio System,” Attorney Reference Number 11336/545 P03121US, filed on October 10, 2003, which is hereby incorporated herein in its entirety.
(2. Technical Field)
This invention generally relates to improving sound system performance in a given space.  More particularly, the invention relates to improving the frequency response performance for one or more listening positions in a given area thus providing a more enjoyable listening experience.
BACKGROUND OF THE INVENTION
(3. Related Art)
Sound systems typically include loudspeakers that transform electrical signals into acoustic signals.  The loudspeakers may include one or more transducers that produce a range of acoustic signals, such as high, medium and low-frequency signals.  One type of loudspeaker is a subwoofer that may include a low frequency transducer to produce low-frequency signals.  
The sound systems may generate the acoustic signals in a variety of listening environments.  Examples of listening environments include, but are not limited to, home listening rooms, home theaters, movie theaters, concert halls, vehicle interiors, recording studios, and the like.  Typically, a listening environment includes single or multiple listening positions for a person or persons to hear the acoustic signals generated by the loudspeakers.  The listening position may be a seated position, such as a section of a couch in a home theater environment, or a standing position, such as a spot where a conductor may stand in a concert hall.  
The listening environment may affect the acoustic signals, including the low, medium and/or high frequency signals at the listening positions.  Depending on where a listener is positioned in a room, the loudness of the sound can vary for different tones.  This may especially be true for low-frequencies in smaller domestic-sized rooms because the loudness (measured by amplitude) of a particular tone or frequency may be artificially increased or decreased.  Low frequencies may be important to the enjoyment of music, movies, and most other forms of audio entertainment.  In the home theater example, the room boundaries, including the walls, draperies, furniture, furnishings, and the like may affect the acoustic signals as they travel from the loudspeakers to the listening positions.
The acoustic signals received at the listening positions may be measured.  One measure of the acoustical signals is a transfer function that may measure aspects of the acoustical signals including the amplitude and/or phase at a single frequency, a discrete number of frequencies, or a range of frequencies.  The transfer function may measure frequencies in various ranges.
The amplitude of the transfer function indicates the loudness of a sound.  Generally, the amplitude of a single frequency or a range of frequencies is measured in decibels (dB).  Amplitude deviations may be expressed as positive or negative decibel values in relation to a designated target value.  When amplitude deviations are considered at more than one frequency, the target curve may be flat or of any shape.  An amplitude response is a measurement of the amplitude deviation at one or more frequencies from the target value at those frequencies.  The closer the amplitude values measured at a listening position correspond to the target values, the better the amplitude response.  Deviations from the target reflect changes that occur in the acoustic signal as it interacts with room boundaries.  Peaks represent an increased amplitude deviation from the target, while dips represent a decreased amplitude deviation from the target.
These deviations in the amplitude response may depend on the frequency of the acoustic signal reproduced by the subwoofer, the subwoofer location, and the listener position.  A listener may not hear low-frequencies as they were recorded on the recording medium, such as a soundtrack or movie, but instead as they were distorted by the room boundaries.  Thus, the room can change the acoustic signal that was reproduced by the subwoofer and adversely affect the frequency response performance, including the low-frequency performance, of the sound system.
Many techniques attempt to reduce or remove amplitude deviations at a single listening position.  One such technique comprises global equalization, which applies filters equally to all subwoofers in the system.  Generally, the amplitude is measured at multiple frequencies at a single position in the room.  For example, an amplitude measurement may be taken at 25, 45, 65, and 80 Hz to give an amplitude deviation for each measured frequency.  Global equalization may comprise applying filters at each of the subwoofers to reduce a +10 dB deviation at 65 Hz.  Global equalization may thus reduce amplitude deviations by either reducing the amplitude of the frequency range having positive deviations from the target or boosting the output of the subwoofers at the frequency range having the greatest negative deviation from the target.  Global equalization, however, may only correct amplitude deviations at a single listening position.
Another technique which attempts to reduce or remove amplitude deviations is spatial averaging.  Spatial averaging, which is a more advanced equalization method, calculates an average amplitude response for multiple listening positions, and then equally implements the equalization for all subwoofers in the system.  Spatial averaging, however, only corrects for a single “average listening position”that does not exist in reality.  Thus, even when using spatial averaging techniques, some listening positions still have a significantly better low-frequency performance than other positions.  Moreover, attempting to equalize for a single location potentially creates problems.  While peaks may be reduced at the average listening position, attempting to reduce the dips requires significant additional acoustic output from the subwoofer, thus reducing the maximum acoustic output of the system and potentially creating large peaks in other areas of the room.
Apart from equalization and spatial averaging, prior techniques have attempted to improve the sound quality at a specific listening position using loudspeaker positioning.  One technique analyzes standing waves in order to optimize the placement of the loudspeakers in a room.  Standing waves may result from the interaction of acoustic signals with the room boundaries, creating modes that have large amplitude deviations in the low-frequency response.  Modes that depend only on a single room dimension are called axial modes.  Modes that are determined by two room dimensions are called tangential modes and, modes that are the result of all three room dimensions are called oblique modes.  
Figure 1 is a pictorial representation of the first four axial modes for a single room dimension for an instant in time.  Sound pressure maxima exist at the room boundaries (i.e., the two ends in Figure 1).  The point where the sound pressure drops to its minimum value is commonly referred to as a “null.”  If there is no mode damping at all the sound pressure at the nulls drops to zero.  However, in most real rooms the response dip at the nulls are in the -20 dB range.  As shown in Figure 1, standing waves may have peaks and dips at different positions throughout the room so that large amplitude deviations may occur depending on where a listener is positioned.  Thus, if listener C is positioned in a 30 Hz peak, any 30 Hz frequency produced by the subwoofer will sound much louder than it should.  Conversely, if listener D is positioned in a 30 Hz dip, any 30 Hz frequency produced by the subwoofer will sound much softer than it should.  Neither corresponds to the acoustic signal reproduced by the subwoofer or previously recorded on the recording medium.
There are several methods to reduce standing waves in a given listening room through positioning of loudspeakers.  One method is to locate the subwoofer at the nulls of the standing waves.  Specifically, the loudspeaker and a specific listening position may be carefully  selected within the room so that the transfer function may be made relatively smooth at the specific listening position.  A potential loudspeaker-listener location combination is shown in Figure 2 with the first four axial modes along the length of the room.  The specific listening position may be located away from the maxima and nulls for the first, second and fourth order modes, while the loudspeaker may be located on the null of the third order mode.  As a result, if these are the only resonant modes in the room, this specific listening position should have a relatively smooth transfer function.  However, this method merely focuses on a single, specific listening position in order to reduce the effects of standing waves in the listening environment; it does not consider multiple listening positions or a listening area.  In practice, the presence of other axial, tangential, and oblique room modes make prediction using this method unreliable.
Another method is to position multiple subwoofers in a “mode canceling” arrangement.  By locating multiple loudspeakers symmetrically within the listening room, standing waves may be reduced by exploiting destructive and constructive interference.  However, the symmetric “mode canceling” configuration assumes an idealized room (i.e., dimensionally and acoustically symmetric) and does not account for actual room characteristics including variations in shape or furnishings.  Moreover, the symmetric positioning of the loudspeakers may not be a realistic or desirable configuration for the particular room setting.
Still another technique to configure the audio system in order to reduce amplitude deviations is using mathematical analysis.  One such mathematical analysis simulates standing waves in a room based on room data.  For example, room dimensions, such as length, width, and height of a room, are input and the various algorithms predict where to locate a subwoofer based on data input.  However, this mathematical method does not account for the acoustical properties of a room’s furniture, furnishings, composition, etc.  For example, an interior wall having a masonry exterior may behave very differently in an acoustic sense than its wood framed counterpart.  Further, this mathematical method cannot effectively compensate for partially enclosed rooms and may become computationally onerous if the room is not rectangular.
Another mathematical method analyzes the transfer functions received at the listening positions and solves for equal transfer functions received at the listening positions.  Figure 3 illustrates an example of a multi-subwoofer multi-receiver scenario in a room.  Reference I is the signal input to the system.  The loudspeaker/room transfer functions from loudspeaker 1 and loudspeaker 2 to two receiver locations in the room are shown as H11 through H22, while R1 and R2 represent the resulting transfer functions at two receiver locations.  Each source has a transmission path to each receiver, resulting in four transfer functions in this example.  Assuming the signal sent to each loudspeaker can be electrically modified, represented by M1 and M2, the modified signals may be added.  Here, M is a complex modifier that may or may not be frequency dependent.  To illustrate the complexity of the mathematical solution, the following equations solve a linear time invariant system in the frequency domain:
R1(f)=1H11(f)M1(f)+1H21(f)M2(f)                                          (1)
R2(f)=1H12(f)M1(f)+1H22(f)M2(f),
where all transfer functions and modifiers are understood to be complex.  This is recognized as a set of simultaneous linear equations, and can be more compactly represented in matrix form as:
【数１】
2005151539.tif 000069
or simply, 
HM = R,                                                                (3)
where the input I has been assumed to be unity.
A typical goal for optimization is to have R equal unity, i.e., the signal at all receivers is identical to each other.  R may be viewed as a target function, where R1 and R2 are both equal to 1.  Solving equation (3) for M (the modifiers for the audio system), M = H-1, the inverse of H.  Since H is frequency dependent, the solution for M must be calculated at each frequency.  The values in H, however, may be such that an inverse may be impossible to calculate or unrealistic to implement (such as unrealistically high gains for some loudspeakers at some frequencies).
As an exact mathematical solution is not always feasible to determine, prior approaches have attempted to determine the best solution calculable, such as the solution with the smallest error.  The error function defines how close is any particular configuration to the desired solution, with the lowest error representing the best solution.  However, this mathematical methodology requires a tremendous amount of computational energy, yet only solves for a two-parameter solution.  Acoustical problems that examine a greater number of parameters are increasingly difficult to solve.
Therefore, a need exists for a system to accurately determine a configuration for an audio system such that the audio performance for one or more listening positions in a given space is improved.
SUMMARY OF THE INVENTION
This invention provides the following items:
1. A method for selecting a configuration for an audio system in a vehicle, the method comprising:
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for the vehicle; 
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
determining potential configurations of the audio system for the vehicle;
modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting a configuration based on the statistical analysis.
2. The method of item 1, further comprising configuring an audio system in a vehicle based on the selected configuration.
3. An audio system in a vehicle, the audio system configured based on the configuration of item 1.
4. A machine readable medium having software for causing a machine to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for a vehicle; 
instructions for recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
instructions for determining potential configurations of the audio system for the vehicle;
instructions for modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions;
instructions for statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle.
5. A method for selecting a configuration for an audio system in a vehicle, the method comprising:
recording transfer functions at at least one listening position in the audio system for the vehicle;
determining potential configurations of the audio system for the vehicle;
modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing the predicted transfer functions; and
selecting a configuration for the vehicle based on the statistical analysis.
6. The method of item 5, further comprising configuring an audio system in a vehicle based on the selected configuration.
7. An audio system in a vehicle, the audio system configured based on the configuration of item 5.
8. An audio system in a vehicle comprising a configuration, the configuration selected based on a method comprising:
recording transfer functions at at least one listening position in the audio system for the vehicle;
determining potential configurations of the audio system for the vehicle;
modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing the predicted transfer functions; and
selecting a configuration for the vehicle based on the statistical analysis.
9. A machine readable medium having software for causing a machine to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for storing transfer functions recorded at at least one listening position in an audio system for a vehicle;
instructions for determining potential configurations for the audio system in the vehicle;
instructions for modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions; and
instructions for statistically analyzing the predicted transfer functions.
10. A method for selecting at least one correction factor for an audio system in a vehicle, the method comprising:
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for the vehicle; 
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
modifying the transfer functions based on potential correction factors in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting a correction factor based on the statistical analysis.
11. The method of item 10, further comprising configuring an audio system in a vehicle with the selected correction factor.
12. The method of item 10, where the at least one correction factor comprises delay, gain, and/or filtering.
13. An audio system in a vehicle, the audio system configured based on the configuration of item 10.
14. An audio system in a vehicle comprising a configuration, the configuration selected based on a method comprising:
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for the vehicle;
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
modifying the transfer functions based on potential correction factors in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting a correction factor for the audio system based on the statistical analysis.
15. The method of item 14, where the at least one correction factor comprises delay, gain, and/or filtering.
16. A machine readable medium having software for causing a computer to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for a vehicle;
instructions for recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
instructions for modifying the transfer functions based on potential correction factors in order to generate predicted transfer functions;
instructions for statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
instructions for selecting a correction factor based on the statistical analysis.
17. A method for selecting at least one loudspeaker location from potential loudspeaker locations in an audio system for a vehicle comprising:
determining the potential loudspeaker locations for the vehicle;
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at the potential loudspeaker locations for the vehicle; 
recording transfer functions at a plurality of listening positions for the generated acoustic signals;
modifying the transfer functions based on the potential loudspeaker locations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting at least one loudspeaker location for the vehicle based on the statistical analysis.
18. An audio system in a vehicle, at least one loudspeaker in the audio system configured based on the at least one loudspeaker location selected in item 17.
19. A machine readable medium having instructions for causing a machine to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for determining potential loudspeaker locations in the audio system for a vehicle;
instructions for generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at the potential loudspeaker locations for the vehicle; 
instructions for recording transfer functions at a plurality of listening positions for the generated acoustic signals;
instructions for modifying the transfer functions based on the potential loudspeaker locations in order to generate predicted transfer functions;
instructions for statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions of the vehicle.
20. A method for selecting a number of speakers for an audio system in a vehicle, the method comprising:
recording transfer functions at at least one listening position for the vehicle;
determining at least one potential number of speakers;
modifying the transfer functions based on the potential number of speakers in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing the predicted transfer functions; and
selecting the number of speakers for the vehicle from the potential number of speakers based on the statistical analysis.
21. A machine readable medium having software for causing a computer to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for recording at least one potential number of speakers for a vehicle;
instructions for recording transfer functions at atleast one listening position for the vehicle;
instructions for modifying the transfer functions based on the potential number of speakers in order to generate predicted transfer functions; and
instructions for statistically analyzing the predicted transfer functions.
22. In an audio system comprising multiple speakers and at least one listening position for a vehicle, a method for selecting at least one type of speaker for the audio system comprising:
determining potential types of speakers for use with the vehicle;
recording transfer functions at the listening position for the vehicle with the potential types of speaker in a plurality of potential speaker locations;
modifying the transfer functions based on the potential types of speakers and based on the potential speaker locations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing the predicted transfer functions; and
selecting at least one type of speaker for the vehicle based on the statistical analysis.
23. A machine readable medium having software for causing a computer to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for determining potential types of speakers for use in a vehicle;
instructions for recording transfer functions at a listening position for the vehicle with the potential types of speaker in a plurality of potential speaker locations;
instructions for modifying the transfer functions based on the potential types of speakers and based on the potential speaker locations in order to generate predicted transfer functions;
instructions for statistically analyzing the predicted transfer functions.
24. An audio system comprising at least one crossover filter, the crossover filter selected based on a method comprising:
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations; 
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions;
modifying the transfer functions based on potential crossover filters in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting a crossover filter for the audio system based on the statistical analysis.
25. The audio system of item 24, where the audio system is in a vehicle.
26. The audio system of item 25, where the audio system comprises a plurality of speakers; and
where the crossover filters associated with each speaker are selected based on the method.
27. The audio system of item 24, where the potential crossover filters vary based on 3dB down point and order of the filters.
28. A method of selecting a crossover filter for an audio system, the method comprising: 
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations; 
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions;
modifying the transfer functions based on potential crossover filters in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting the crossover filter for the audio system based on the statistical analysis.
This invention is a system for configuring an audio system for a given space, such as a room or an interior of a vehicle.  The system may analyze any variable or parameter in the audio system configuration that affects the transfer function at a single listening position or multiple listening positions.  Examples of parameters include the position of the loudspeakers, the number of loudspeakers, the type of loudspeakers, the listening positions, correction factors (e.g., filtering (one example is parametric equalization), frequency independent gain, and delay), and crossover filters.  
The system provides a statistical analysis of predicted transfer functions.  The statistical analysis may be used to configure a single or multiple listener audio system, such as to select a value for a parameter or values for parameters in the audio system.  Transfer functions, including amplitude and phase, may be measured at a single listening position or multiple listening positions.  The transfer functions may comprise raw data measured by placing a loudspeaker at potential loudspeaker locations and by registering the transfer functions at the listening positions using a microphone or other acoustic measuring device.  The transfer functions may then be modified using potential configurations of the audio system, such as potential parameter values.  Examples of potential parameter values include potential positions for the loudspeakers, potential numbers of loudspeakers, potential types of loudspeakers, potential values for correction factors, and/or potential values for crossover filters.  The modified transfer functions may represent predicted transfer functions for the potential configurations.  At least a portion of the predicted transfer functions, such as the amplitude or the amplitude within a particular frequency band, may then be statistically analyzed for the single listening position or the multiple listening positions.  The statistical analysis may represent a particular metric of the predicted transfer functions, such as flatness, consistency, efficiency, smoothness, etc.  Based on the statistical analysis, the audio system may be configured.  For example, values for a single or multiple parameters may be selected based on the statistical analysis, such as the parameters in the predicted transfer functions that maximize or minimize the particular metric.  In this manner, the configuration of the audio system may be improved or optimized for the listening positions.  Where the space is an interior of a vehicle, an audio system for the vehicle may be configured using the single or multiple parameters selected based on the statistical analysis.  Where the space is a room, an audio system for the room may be configured using the single or multiple parameters selected based on the statistical analysis.
There are many types of statistical analyses that may be performed with the predicted transfer functions.  A first type of statistical analysis may indicate consistency of the predicted transfer functions across the multiple listening positions.  Examples of the first type include mean spatial variance, mean spatial standard deviation, mean spatial envelope (i.e., min and max), and mean spatial maximum average, if the system is equalized.  A second type of statistical analysis may measure flatness of the predicted transfer functions.  Examples of the second type include variance of spatial average, standard deviation of the spatial average, envelope of the spatial average, and variance of the spatial minimum.  A third type of statistical analysis may measure the differences in overall sound pressure level from seat to seat for the predicted transfer functions.  Examples of the third type include variance of mean levels, standard deviation of mean levels, envelope of mean levels, and maximum average of mean levels.  The statistical analysis may provide a metric of the differences, such as consistency, flatness or sound pressure level differences, so that the configuration that minimizes or maximizes the metrics (e.g., increases flatness) may be selected.
A fourth type of statistical analysis examines the efficiency of the predicted transfer functions at a single listening position or multiple listening positions.  In effect, the statistical analysis may be a measure of the efficiency of the sound system for a particular frequency, frequencies, or range of frequencies at the single listening position or the multiple listening positions.  An example of the fourth type includes acoustic efficiency.  For a single listening position audio system, the acoustic efficiency may measure the mean level divided by the total drive level for each loudspeaker.  For a multiple listening position audio system, the acoustic efficiency may measure the mean overall level divided by the total drive level for each loudspeaker.  Acoustic efficiencies for the predicted transfer functions may be examined, and the configuration for the predicted transfer function with a higher or the highest acoustic efficiency may be selected.
A fifth type of statistical analysis examines output of predicted transfer functions at the single listening position or the multiple listening positions.  The statistical analysis may be a measure of the raw output of the sound system for a particular frequency, frequencies, or range of frequencies at the single listening position or the multiple listening positions.  For an audio system with a single listening position, an example of a statistical analysis examining output includes mean level.  For an audio system with multiple listening positions, an example of a statistical analysis examining output includes mean overall level.  A sixth type of statistical analysis examines flatness of predicted transfer functions at a single listening position.  The statistical analysis may analyze variations of the predicted transfer functions at the single listening position, such as amplitude variance and amplitude standard deviation.
The system also provides a methodology for selecting loudspeaker locations, the number of loudspeakers, the types of loudspeakers, correction factors, listening positions, crossover filters, or a combination of these schemes in an audio system that has a single listening position or multiple listening positions.  For example, in a given space, loudspeakers may be placed in a multitude of potential positions.  The invention includes a system for selecting the loudspeaker locations for the given space.  Transfer functions may be measured at the single listening position or the multiple listening positions by placing a loudspeaker at the potential loudspeaker locations and recording the transfer functions at the single listening position or the multiple listening positions.  The transfer functions may then be modified based on the potential loudspeaker locations in order to generate predicted transfer functions.  For example, based on different combinations of potential loudspeaker locations, the transfer functions may be combined to generate the predicted transfer functions.  The predicted transfer functions may be statistically analyzed to indicate certain aspects of the predicted transfer functions, such as flatness, consistency, efficiency, etc.  The selection of the loudspeaker locations may be based on a predicted transfer function that exhibits a desired aspect or set of aspects.
As another example, a given space may allow for different numbers of loudspeakers for the audio system.  The invention includes a system for selecting the number of loudspeakers for an audio system in a given space.  Transfer functions for the single listening position or the multiple listening positions in the audio system may be modified based on potential numbers of loudspeakers.  For example, potential combinations of loudspeakers that are equal to one of the potential number of loudspeakers may be analyzed by combining the transfer functions to generate predicted transfer functions.  The predicted transfer functions may be statistically analyzed to indicate certain aspects of the predicted transfer functions, such as flatness, consistency, efficiency, etc.  The selection of the number of loudspeakers may be based on a predicted transfer function that exhibits a desired aspect or set of aspects.  The selected number of loudspeakers may then be implemented in a particular audio system, such as an audio system in a vehicle.
As still another example, loudspeakers may differ from one another based on a quality or qualities.  For example, loudspeakers may differ based on radiation pattern (e.g., monopole versus dipole).  As another example, loudspeakers may differ based on changing the polarity.  The invention includes a system for selecting a type or types of loudspeakers for an audio system having a single listening position or multiple listening positions.  Transfer functions may be measured by placing types of loudspeakers at potential loudspeaker locations and recording the transfer functions.  For example, each type of loudspeaker may be placed at each potential loudspeaker location and the transfer functions at the listening positions may be recorded.  The transfer functions may be modified based on the type of loudspeakers.  For example, potential combinations of different types of loudspeakers may be analyzed by combining the transfer functions to generate predicted transfer functions.  The predicted transfer functions may be statistically analyzed to indicate certain aspects of the predicted transfer functions, such as flatness, consistency, efficiency, etc.  The selection of the type or types of loudspeakers may be based on a predicted transfer function that exhibits a desired aspect or set of aspects.  The type or types of loudspeakers may then be implemented in a particular audio system, such as an audio system in a vehicle.
Correction factors may be applied to the audio system.  Correction factors may include, but are not limited to, delay, gain, amplitude, or filtering.  The correction factors may be applied to a particular frequency range (such as a lower range, midrange, or higher frequencies) and may be applied to signals for one or more of the speakers in the audio system.  Further, the correction factors may be temporal (such as delay or filtering which only changes the phase), or non-temporal.  The system includes selecting a correction factor or multiple correction factors for an audio system in a given space.  Transfer functions for the listening positions may be modified by the potential correction factors to generate predicted transfer functions.  The predicted transfer functions may be statistically analyzed to indicate certain aspects of the predicted transfer functions, such as flatness, consistency, efficiency, etc.  The selection of the correction factors may be based on a predicted transfer function that exhibits a desired aspect or set of aspects.  The correction factors may then be implemented in a particular audio system, such as an audio system in a vehicle.
An audio system may include a plurality of potential listening positions.  The system includes selecting a listening position or multiple listening positions from the plurality of potential listening positions.  Transfer functions for the potential listening positions may be recorded.  The transfer functions may be modified by potential parameters for the audio system, such as potential loudspeaker locations, potential types of speakers, potential correction factors, and/or crossover filters, to generate predicted transfer functions.  The predicted transfer functions may be statistically analyzed to indicate certain aspects of the predicted transfer functions, such as flatness, consistency, efficiency, etc.  The selection of the single listening position or multiple listening positions may be based on a predicted transfer function that exhibits a desired aspect or set of aspects.
Crossover filters may be applied to the audio system.  The crossover filters may be associated with one or a multitude of speakers.  For example, if a speaker is intended to operate in a certain frequency range, the filter may be selected so that the speaker operates in the intended range.  There are several characteristics of a filter including the type of filter (e.g., low pass, high pass, notch, bandpass, or a combination of such filters), the 3dBdown point, the order of the filter, etc.  The invention includes selecting the characteristics of the crossover filter for a given space, such as a vehicle.  Transfer functions for the single listening position or the multiple listening positions in the audio system may be modified based on potential values for the crossover filters.  The predicted transfer functions may be statistically analyzed to indicate certain aspects of the predicted transfer functions, such as flatness, consistency, efficiency, etc.  The selection of the characteristics of the crossover filter, such as the 3dB point, the order of the filter, etc. may be based on a predicted transfer function that exhibits a desired aspect or set of aspects.  The selected crossover filter may then be used in an audio system, such as an audio system for a vehicle.
Other systems, methods, features, and advantages of the invention will be, or will become, apparent to one with skill in the art upon examination of the following figures and detailed description.  It is intended that all such additional systems, methods, features, and advantages be included within this description, be within the scope of the invention, and be protected by the following claims.
DETAILDEDDESCRIPTION OF THE INVENTION
A system is provided for configuring an audio system for a given space.  The system may statistically analyze potential configurations of the audio system to configure the audio system.  The potential configurations may include positions of the loudspeakers, numbers of loudspeakers, types of loudspeakers, listening positions, correction factors, filters, or any combination thereof.  The statistical analysis may indicate at least one metric of the potential configuration including indicating consistency of predicted transfer functions, flatness of the predicted transfer functions, differences in overall sound pressure level from seat to seat for the predicted transfer functions, efficiency of the predicted transfer functions, or the output of predicted transfer functions.  The system also provides a methodology for selecting loudspeaker locations, the number of loudspeakers, the types of loudspeakers, correction factors, listening positions, crossover filters or a combination of these schemes in an audio system that has a single listening position or multiple listening positions.
Figure 4 depicts a room 400 defined by room boundary walls 402 where audio performance, such as low-frequency performance, may be improved by the described method.  Room 400 may comprise any type of space in which the loudspeaker is placed.  The space may have fully enclosed boundaries, such as a room with the door closed or a vehicle interior (such as an automobile or a truck); or partially enclosed boundaries, such as a room with a connected hallway, open door, or open wall; or a vehicle with an open sunroof.  Low-frequency performance in a space will be described with respect to a room in the specification and appended claims; however, it is to be understood that vehicle interiors, recording studios, domestic living spaces, concert halls, movie theaters, partially enclosed spaces, and the like are also included.  Room boundaries, such as room boundary walls 402, include the partitions that partially or fully enclose a room.  Room boundaries may be made from any material, such as gypsum, wood, concrete, glass, leather, textile, and plastic.  In a home, room boundaries are often made from gypsum, masonry, or textiles.  Boundaries may include walls, draperies, furniture, furnishings, and the like.  In vehicles, room boundaries are often made from plastic, leather, vinyl, glass, and the like.  Room boundaries have varying abilities to reflect, diffuse, and absorb sound.  The acoustic character of a room boundary may affect the acoustic signal.
Room 400 includes a sound system 470 that may include a source 412, such as a CD player, tuner, DVD player, and the like, an optional processor 404, an amplifier 410, and a loudspeaker 414.  Dashed line 470 represents that the source 412, optional processor 404, amplifier 410, and loudspeaker 414 may be included in the sound system.  
Loudspeaker 414 may include a loudspeaker enclosure that typically has a box-like configuration enclosing the transducer.  The loudspeaker enclosure may have other shapes and configurations including those that conform to environmental conditions of the loudspeaker location, such as in a wall or vehicle.  The loudspeaker may also utilize a portion of the wall or vehicle as all or a portion of its enclosure.
The loudspeaker may provide a full range of acoustical frequencies from low to high.  Many loudspeakers have multiple transducers in the enclosure.  When multiple transducers are utilized in the loudspeaker enclosure, it is common for individual transducers to operate more effectively in different frequency bands.  The loudspeaker or a portion of the loudspeaker may be optimized to provide a particular range of acoustical frequencies, such as low-frequencies.  The loudspeaker may include a dedicated amplifier, gain control, equalizer, and the like.  The loudspeaker may have other configurations including those with fewer or additional components.
A loudspeaker or a portion of a loudspeaker including a transducer that is optimized to produce low-frequencies is commonly referred to as a subwoofer.  A subwoofer may include any transducer capable of producing low-frequencies.  Unless stated otherwise, loudspeakers capable of producing low-frequencies will be referred to by the term subwoofer in the specification and appended claims; however, any loudspeaker or portion of a loudspeaker capable of producing low-frequencies and responding to a common electrical signal is included.
The room includes eight potential loudspeaker locations 440-447, where one or more loudspeakers may be placed.  Fewer or greater numbers of potential loudspeaker locations may be included.  Loudspeaker location or “location” is a physical place in a space where a loudspeaker, such as a subwoofer, may be situated.  Locations may include the corners, walls, or ceiling of a room in a house, or the interior panels of a vehicle.  
The room also includes six listening positions 450-455, where listeners may sit.  Fewer or greater numbers of listening positions may likewise be included.  Listening position or “position” is a physical area in a space where a listener may be seated or standing.  Positions may include couches or chairs in a home or the driver’s or pilot’s seat in a vehicle.  While a listening position may be anywhere in the room, they are generally selected based on aesthetic and ergonomic concerns.  Listening positions may also be selected on the basis of good high- and mid-frequency acoustic performance.
By positioning the loudspeaker 414 at each of the potential loudspeaker locations 440-447 and measuring at each of the listening positions 450-455, a transfer function may be determined at each of the listening positions 450-455 for each of the potential loudspeaker locations 440-447.  The transfer function may measure frequencies in various ranges, such as below about 120 Hertz (Hz), below about 100 Hz, below about 80 Hz, below about 60 Hz, below about 50 Hz, below about 40 Hz, or between 20 Hz and 80 Hz.  For example, a transfer function, such as a frequency response, may be determined at the first listening position 450 for the first potential loudspeaker location 440.  The determination may then be repeated at the first listening position 450 for each of the remaining potential loudspeaker locations 441-447.  When multiple listening positions are considered, the transfer function determination may be repeated at the second listening position 451 for each of the potential loudspeaker locations 440-447, and so on until reaching the last listening position 455.  In the configuration shown in Figure 4, eight transfer functions may be determined for each of the listening positions 450-455, resulting in a total of 48 transfer functions being determined for room 400. 
If more than one type of loudspeaker is used, such as type A loudspeaker and type B loudspeaker, two transfer functions may be determined for each potential location.  Type A loudspeaker and type B loudspeaker may have different qualities.  As merely one example, type A loudspeaker may be a dipole loudspeaker and type B loudspeaker may be a convention (monopole) loudspeaker.  In the example of eight potential loudspeaker locations, for each potential location, such as location 440, a 140A transfer function and a 140B transfer function may be determined for each listening position 450-455.  While further use of the term location is limited to the use of one type of loudspeaker for simplicity, multiple types of loudspeakers may be considered.
The determined transfer function may measure any acoustical aspect.  For example, the determined transfer function may comprise an amplitude or loudness component and a phase component.  Any method that yields amplitude and phase values, if desired, may be appropriate to determine a transfer function.  The amplitude and phase components of the transfer function may be expressed as vectors.  The transfer function may be determined at one or at a plurality of frequencies or tones, such as periodically at every 2 Hz from 20 Hz to 20,000 Hz.  The spacing of frequencies considered may be referred to as the frequency resolution.
The transfer function may reflect the amplitude and/or phase deviations that occur in an acoustic signal as it travels from the loudspeaker 414, interacts with the room boundaries 402, and reaches the listening positions 450-455.  The transfer function may reflect the deviations introduced by irregular, non-parallelogram shaped rooms and rooms that are not fully enclosed.  It is not necessary to measure room dimensions, the acoustic effect of room boundary 402, and the like to determine a transfer function.  Instead, an acoustic signal may be output from the loudspeaker 414 that is located at one of the potential locations 440-447 and recorded by a microphone or other acoustic measuring device located at one of the listening positions 450-455.
With reference to Figure 5, a system for implementing the invention may comprise a sound system 500, a measurement device 520, and a computational device 570.  The sound system may comprise a general purpose sound system with a sound processor 502, external components 512, and loudspeakers 1 to N 514, 516, and 518.  The sound system may have other configurations including those with fewer or additional components.
The sound processor 502 may comprise a receiver, a preamplifier, a surround sound processor, and the like.  The sound processor 502 may operate in the digital domain, the analog domain, or a combination of both.  The sound processor 502 may include a processor 504 and a memory 506.  The processor 504 may perform arithmetic, logic and/or control operations by accessing system memory 506.  The sound processor 502 may further include an input/output (I/O) 508.  The I/O 508 may receive input and send output to measurement device 520 and to external components 512, as discussed below.  
The sound processor 502 may further include amplifier 510 that is in communication with processor 504.  Amplifier 510 may operate in the digital domain, the analog domain, or a combination of both.  Amplifier 510 may send control information (such as current) to one or more loudspeakers in order to control the audio output of the loudspeakers.  Examples of loudspeakers include loudspeakers 1 to N 514, 516, and 518.  Alternatively, loudspeakers 1 to N 514, 516, and 518 may include amplifiers and/or other control circuitry.  Loudspeakers 1 to N 514, 516, and 518 may be identical loudspeakers in terms of efficiency (acoustic output for a given power input) and design.  Alternatively, loudspeakers 1 to N 514, 516, and 518 may be different from one another in terms of efficiency and design.  Sound processor 502 may receive input from and send output to external components 512.  Examples of external components 512 include, without limitation, a turntable, a CD player, a tuner, and a DVD player.  Depending on the configuration, one or more digital to analog converters (DAC) (not shown) may be implemented after external components 512, processor 504, or amplifier 510.  
Measurement device 520 enables measurement of acoustic signals output from sound system 500 including, for example: (1) the amplitude of the acoustic signal output at one, some, or a range of frequencies; and/or (2) the amplitude and phase of the acoustic signal output at one, some, or a range of frequencies.  One example of a measurement device is a sound pressure level meter, which may determine the amplitude of the acoustic signals.  Another example of a measurement device is a transfer function analyzer, which may determine the amplitude and phase of the acoustic signals.  The transfer function analyzer may plot the data and produce output files that may be sent to a computational device 570 for processing, as discussed below.
Measurement device 520 may comprise a general purpose computing device that includes the ability to measure acoustic signals.  For example, a transfer function analyzer PCI Card 562 may be included in measurement device 520 to provide the audio measuring functionality.  Alternatively, the measurement device 520 may comprise a device with functionality dedicated to a transfer function analyzer.
Measurement device 520 may include a processing unit 532, a system memory 522, and a system bus 538 that couples various system components including the system memory 522 to the processing unit 532.  The processing unit 532 may perform arithmetic, logic and/or control operations by accessing system memory 522.  The system memory 522 may store information and/or instructions for use in combination with the processing unit 532.  The system memory 522 may include volatile and non-volatile memory, such as random access memory (RAM) 524 and read only memory (ROM) 530.  A basic input/output system (BIOS) may be stored in ROM 530.  The BIOS may contain the basic routines that helps to transfer information between elements within the measurement device 520, such as during start-up, may be stored in ROM 530.  The system bus 538 may be any of several types of bus structures including a memory bus or memory controller, a peripheral bus, and a local bus using any of a variety of bus architectures.
The measurement device 520 may further include a hard disk drive 542 for reading from and writing to a hard disk (not shown), and an external disk drive 546 for reading from or writing to a removable external disk 548.  The removable disk may be a magnetic disk for a magnetic disk driver or an optical disk such as a CD ROM for an optical disk drive.  Output files generated by the transfer function device, discussed above, may be stored on removable external disk 548, and may be transferred to computational device 570 for further processing.  The measurement device may have other configurations including those with fewer or additional components.
The hard disk drive 542 and external disk drive 546 may be connected to the system bus 538 by a hard disk drive interface 540 and an external disk drive interface 544, respectively.  The drives and their associated computer-readable media may provide nonvolatile storage of computer readable instructions, data structures, program modules, and other data for the measurement device 520.  Although the exemplary environment described in Figure 4 employs a hard disk and an external disk 548, other types of computer readable media may be used which can store data that is accessible by a computer, such as magnetic cassettes, flash memory cards, random access memories, read only memories, and the like, may also be used in the exemplary operating environment.
A number of program modules may be stored on the hard disk, external disk 548, ROM 530 or RAM 524, including an operating system (not shown), one or more application programs 526, other program modules (not shown), and program data 528.  One such application program may include the functionality of the transfer function analyzer that may be downloaded from the transfer function PCI card 562.
A user may enter commands and/or information into measurement device 520 through input devices such as keyboard 558.  Audio output may be measured using microphone 560.  Other input devices (not shown) may include a mouse or other pointing device, sensors other than microphone 560, joystick, game pad, scanner, or the like.  These and other input devices may be connected to the processing unit 532 through a serial port interface 554 that is coupled to the system bus 538, or may be collected by other interfaces, such as a parallel port interface 550, game port or a universal serial bus (USB).  Further, information may be printed using printer 552.  The printer 552 and other parallel input/output devices may be connected to the processing unit 532 through parallel port interface 550.  A monitor 537, or other type of display device, is also connected to the system bus 538 via an interface, such as a video input/output 536.  In addition to the monitor 537, measurement device 520 may include other peripheral output devices (not shown), such as loudspeakers or other audible output.
As discussed in more detail below, measurement device 520 may communicate with other electronic devices such as sound system 500 in order to measure acoustic signals in various parts of a room.  One of the loudspeakers 514, 516, and 518 may be positioned at one, some, or all of the potential loudspeaker locations 440-447.  The microphone 560, or other type of acoustic signal sensor, may be positioned at one, some, or all of the potential listening positions 450-455.  The sound system 500 may control the loudspeaker to emit a predetermined acoustic signal.  The acoustic signal output from the loudspeaker may then be sensed at the listening position by the microphone 560.  The measurement device 520 may then record the various aspects of the output acoustic signal, such as amplitude and phase.  
Control of the sound system 500 to emit the predetermined acoustic signals may be performed in several ways.  The measurement device 520 may provide commands from the input/output (I/O) 534 via the line 564 to the I/O 508 in order to control the sound system 500.  The sound system may then emit a predetermined acoustic signal based on the command from the measurement device.  The sound system also may send a predetermined signal to the positioned loudspeaker without receiving commands from measurement device.  For example, external component 212 may comprise a CD player.  A specific CD may be inserted into the CD player and played.  During play, the acoustic signal output from the loudspeaker may be sensed at the listening position by microphone 560.
The measured acoustic signal output from the different loudspeaker locations for the different listening positions may be stored, such as on the external disk 548.  The external disk 548 may be input to the computational device 570.  The computational device 570 may be another computing environment and may include many or all of the elements described above relative to the measurement device 520.  The computational device 570 may include a processing unit with capability greater than the processing unit 532 in order to perform the numerically intensive statistical analyses discussed below.
As discussed further below, corrections may be implemented in the sound processor 502, the processor 504, the amplifier 510, the loudspeaker 1 to N 514, 516, and 518, or at multiple locations in sound system 500.  The sound processor 502 may implement a time delay prior to digital to analog conversion.  Sound processor 502 may implement gain correction and/or equalization in the analog or digital domain.  Correction settings, such as a 6 dB amplitude reduction for the loudspeaker 514, may be input to the sound processor 502 by the user.  The implementation of the settings also may be automated by the sound system 500.
As shown in Figure 5, the measurement device 520 is separate from the sound system 500.  Alternatively, the functionality of the measurement device 520 may be incorporated within the sound system 500.  Further, as shown in Figure 5, the measurement device 520 is separate from the computational device 570.  If the measurement device 520 has sufficient computation capability, computational device 570 need not be used so that measurement device 520 may both measure and provide the below described computations.  The sound system 500, the measurement device 520, and the computational device 570 may have other configurations including those with fewer or additional components.
Figure 6 is a flow chart 600 depicting an overview of a methodology for selecting a configuration to improve the performance, such as low-frequency performance, of a sound system.  The configuration of the sound system may comprise a parameter or set of parameters for the sound system.  Parameters may include any aspect that affects transfer functions at the listening position or positions including, for example: (1) the location for loudspeakers; (2) the number of loudspeakers; (3) the type of loudspeakers; (4) correction settings; (5) the listening positions; and/or (6) crossover filters.
To analyze the potential configurations of the audio system, potential values for the parameters may be selected, as shown at block 602.  For example, potential locations for loudspeakers may be selected.  The potential locations may comprise any location in the given space where a loudspeaker may be positioned.  For example, the potential locations may comprise a discrete set of potential locations input by a user, such as the eight potential loudspeaker locations 440-447 shown in Figure 4.  In a space such as a vehicle, the potential locations for the loudspeakers may be predefined.  As another example, the potential number of loudspeakers may be selected.  The potential number of loudspeakers may comprise any possible number of loudspeakers in a given space.  The number may comprise an upper limit, a lower limit, or an upper and lower limit.  For example, the potential number of loudspeakers may comprise a minimum and a maximum number of loudspeakers.  As still another example, the potential type of loudspeakers may be selected.  The type of loudspeakers may comprise different qualities of the loudspeakers.  For example, the types of loudspeaker may include dipole loudspeakers and monopole loudspeakers.  In still another example, a space may include a discrete number of potential listening positions.  Typically, the listening positions are predetermined and not subject to change.  However, flexible space configurations may allow for selection of one or more listening positions from a plurality of potential listening positions.
Potential values for correction settings may also be selected.  The correction settings may comprise adjustments that provide improved low-frequency performance independent of loudspeaker placement when implemented in the sound system 500.  The corrections may be applied to one or more of the loudspeakers.  While corrections may be combined with optimized loudspeaker number and location, either may be independently considered to improve frequency performance, including low-frequency performance.  Examples of correction settings include corrections to gain, delay, and filtering.  Examples of filtering may include bandcut or notch, bandpass, low-pass, high-pass, all-pass (change phase but not the magnitude), and FIR (finite impulse response).  The filtering correction setting may attempt to equalize the frequency responses for the various listening position, and may be termed an equalization correction setting.  The selection of sound system parameters is discussed in greater detail with regard to Figure 7.
Transfer functions for the potential loudspeaker locations at the single or multiple listening positions may be input, as shown at block 604.  The measurements for the determined transfer functions may be performed using MLSSA Acoustical Measurement System with 2 Hz resolution.  A more detailed description of a flow chart for transfer function determination is discussed below with regard to Figure 8.
The transfer functions may be modified based on the potential values for the sound system parameters, as shown at block 606.  The potential values for the sound system parameters may be combined to represent potential configurations of the audio system.  For example, the potential values may represent potential combinations of speakers, potential correction factors, potential crossover filters, potential types of loudspeakers, potential listening positions, or any combination of potential parameters, such as potential combination of speakers and potential correction factors.  The transfer functions previously recorded may be combined and/or adjusted based on the potential configurations of the system.  The modified transfer functions may therefore represent predicted transfer functions for a sound system in the potential configurations.  The modification of the transfer functions is discussed in greater detail with regard to Figure 9.
One or more analysis techniques, such as statistical analysis techniques, may then be applied to the predicted transfer functions, as shown at block 608.  The statistical analysis may be used to evaluate different configurations of the audio system, including one or more values for the potential values for the parameters.  Specifically, the statistical analysis may provide a rational approach to improving the frequency performance for the sound system, including improving low-frequency performance, by considering the combined effect of multiple sound system parameters, individually or in concert.  The statistical analysis may measure an aspect or metric, or multiple aspects or metrics regarding the predicted transfer functions.  For example, the statistical analysis may indicate certain aspect or aspects of the predicted transfer functions, such as flatness, consistency, efficiency, etc.  Specifically, when examining an audio system with a single listening position, the statistical analysis may analyze efficiency or flatness of the predicted transfer functions for the single listening position.  When examining an audio system with multiple listening positions, the statistical analysis may analyze the predicted transfer functions for efficiency, flatness, or variation across the listening positions.  Examples of the statistical analyses are discussed with respect to Figures 10-12.
Based on the statistical analysis, values for the parameters may be selected, as shown at block 610.  The statistical analysis, which may measure various aspects of the predicted transfer functions, may be used to compare the predicted transfer functions with one another.  One method of comparison is by ranking the potential configurations with regard to a determined value, such as an amplitude or variance.  For example, after mean spatial variance, variance of the spatial average, and acoustic efficiency for each potential solution are calculated, results may be ranked and the best configuration selected.  Assuming that there is no configuration that is highest ranked in all categories (e.g., lowest mean spatial variance, lowest variance of the spatial average, and highest acoustic efficiency factor), these metrics may be prioritized or weighted.  The parameters for the potential configuration that is better, or the best, when compared with other potential configurations, may then be selected.
Values corresponding to the selected solution may then be implemented in the sound system, as shown at block 612 and described in more detail in Figure 14.  After implementation of the solution values, global correction methods of improving low-frequency performance may be applied equally or substantially equally to all loudspeakers in the system 500 to improve low-frequency performance further, as shown at block 614.  The transfer function of the sound system may then be re-measured to confirm the improvement in performance.  Further, the values corresponding to the selected solution and the global correction factors may be implemented.  For example, in a vehicle, the audio system for the vehicle may be configured with the values corresponding to the selected solution and/or the global correction factors at various times, such as prior to installation of the audio system in the vehicle, during installation of the audio system in the vehicle, or after the vehicle has been installed in the vehicle (such as at the point of sale of the vehicle).  Flow chart 600 may include fewer or additional steps not depicted in Figure 6.
Global equalization is one type of global correction method for improving low-frequency performance.  Global equalization may be applied equally or substantially equally to all loudspeakers in the sound system 500.  Since the statistical analysis may determine solutions that favor peaks in relation to dips in the amplitude response, global equalization may be applied to reduce the amplitude of the resultant peak or peaks.  Thus, a further improvement of low-frequency performance may be achieved after a solution is selected and implemented in blocks 610 and 612.  Additional parametric or any other type of equalization may be utilized to implement global equalization, as shown at block 614.  The statistical analysis may determine optimized global equalization parameters by modifying the previously modified amplitude values for all loudspeakers in a substantially equal manner.
(SELECTING POTENTIAL PARAMETERS)
Figure 7 is an expanded block diagram of block 602 from Figure 6, depicting the selection of potential audio system parameters.  The method may include selecting one listening position or a plurality of listening positions over which to improve frequency performance, as shown at block 702.  For example, in instances where the listening positions may be selected from a plurality of potential listening positions (e.g., selecting two listening positions from five potential listening positions), the potential listening positions may be input.  The method may further include selecting the potential locations where loudspeakers can be placed, as shown at block 704.  This selection may be based on aesthetic or other considerations.  In addition, if more than one type of loudspeaker is contemplated in the analysis, the types of loudspeakers may be selected.  The frequency resolution may also be selected, as shown at block 706.  The selection of the frequency resolution may be based on the level of resolution desired and the computational capability of computational device 570.  The user may further select the minimum and maximum number of loudspeakers that will be placed at the potential locations, as shown at blocks 708 and 710.  For example, a minimum of 1 loudspeaker and a maximum of 3 loudspeakers may be considered for 4 potential loudspeaker locations.
Blocks 712, 714 and 716 depict the selection of correction settings or “corrections” that may be considered for later implementation at a specific loudspeaker location or locations.  As discussed above, corrections comprise adjustments that may provide improved frequency performance, such as low-frequency performance, independent of loudspeaker placement when implemented in the sound system.  Corrections may be independently determined during statistical analysis for each potential loudspeaker location and independently implemented for each loudspeaker placed.
The number and value of gain settings to be considered at each potential loudspeaker location may be selected, as shown at block 712.  Unlike the equalization levels discussed below, gain settings may affect all frequencies reproduced by the loudspeaker, thus being frequency-independent, and are commonly referred to as loudness or volume settings.  While any number and value of gain settings may be selected to consider at each potential loudspeaker location, three gain settings of 0, -6, and -12 dB may be selected.  These values are expressed in terms of dB reductions from a baseline acoustic output of 0 dB or unity; however, dB values are relative, so increases may also be utilized.
The number and value of delay settings to be considered at each potential loudspeaker location may be selected, as shown at block 714.  By introducing a delay into a loudspeaker, the phase of the reproduced acoustic signal may be altered.  Any number and value of delay settings may be selected for consideration at each potential loudspeaker location.  For example, three delay settings of 0, 5, and 10 milliseconds may be selected.
Filtering may be applied one, some or all of potential loudspeaker locations.  An example of filtering includes equalization.  The number and value of equalization settings to be applied at each potential loudspeaker location may be selected, as shown at block 716.  Equalization may comprise various types of analog or digital equalization including parametric, graphic, paragraphic, shelving, FIR (finite impulse response), and transversal equalization.  Equalization settings may include a frequency setting (e.g., a center frequency), a bandwidth setting (e.g., the bandwidth around the center frequency to apply the equalization filter), a level setting (e.g., the amount that the amplitude reduces or increases the signal), and the like.  Thus, for one potential loudspeaker location, more than one equalization setting may be applied, such as a first equalization setting at a first center frequency and a second equalization setting at a second center frequency or such as different types of equalizations.  Further, equalization may be applied to all frequencies of interest.  For example, in low-frequency analysis focusing on 20-80 Hz, equalization may be applied to all frequencies of interest.  To reduce processing time, the frequency having the greatest variance may be selected as further described in relation to block 1106 of Figure 11.  If frequency selection is limited in this manner, three bandwidth and three level parameters may be selected.  Bandwidth may be conveniently expressed in terms of Filter Q (Q).  Q may be defined as the center frequency in Hertz divided by the frequency range in Hz over which the level adjustment is applied.  For example, if a center frequency of 50 Hz is chosen, the bandwidth is 25 Hz for a Q of 2.  Suitable Q parameters include, but are not limited to, 1, 4, and 16.  Suitable level parameters include, but are not limited to, 0, -6, and -12 dB.
Based on the selections made in 702 through 716, the number of transfer functions to be considered during statistical analysis may be determined, as shown at block 718.  These transfer functions may include those modified with one or more correction settings, those for a single loudspeaker location, and those combined to represent a plurality of loudspeaker locations.  It may be impractical to search all possible combinations of loudspeaker location, loudspeaker number, gain settings, delay settings, equalization settings, and the like.  If impractical, a subset of the potential solutions may be examined.  The subset may be chosen with sufficient resolution, which is not too coarse that it may miss the best solutions or too fine that it may take too long to search.  Changing search parameter step size greatly affects computation time.  Changing the search parameters may be estimated using (4):
【数２】
2005151539.tif 000070
where: T is the estimated calculation time
Trefis the time required to search one unique combination of loudspeaker location, loudspeaker number, gain settings, delay settings, equalization settings, and the like
N is the number of potential loudspeaker locations;
K is the actual number of loudspeakers to be used;
A is the number of loudspeaker amplitude levels searched;
T is the number of signal delay values searched;
FL is the number of filter cut levels searched;
FQ is the number of filter Q values searched;
S is the number of listening positions being optimized;
【数３】
2005151539.tif 000071
is the number of possible ways of choosing from N possible loudspeaker locations K at a time, with  = 
【数４】
2005151539.tif 000072
perm(K) is the number of permutations of K loudspeakers, with perm(K) = 
2005151539.tif 000073
While any number of transfer functions may be considered during statistical analysis in block 606, if a shorter calculation time is desired, the selected frequency resolution, selected number of loudspeakers, selected number of corrections, and/or correction settings, for example, may be reduced, as shown at block 722.  When an acceptable number of transfer functions for statistical analysis is determined, as shown at block 720, the transfer functions may be input.  Block 602 may contain fewer or additional steps not depicted in Figure 7.
(RECORDING TRANSFER FUNCTIONS)
Figure 8 is an expanded block diagram of block 604 from Figure 6 depicting the input of transfer functions corresponding to a specific loudspeaker location for each listening position.  A loudspeaker may be placed at the first potential location, such as location 440 of Figure 4, as shown at block 802.  A microphone (or other acoustic sensor) may then be placed at the first listening position, such as position 450 of Figure 4, as shown at block 804.  A transfer function for the first potential loudspeaker location at the first listening position may then be recorded in response to an acoustic signal generated by the sound system 500 with measurement device 520, as shown at block 806.  This procedure is described in greater detail with regard to Figures 4 and 5.  
If additional listening positions remain (including additional potential listening positions), as shown at block 808, the microphone may be moved to the next listening position, as shown at block 810.  For example, the microphone may be moved to position 451 of Figure 4.  The measurement may then be repeated, as shown at block 806.  If additional potential loudspeaker locations remain, as shown at block 812, the loudspeaker may be moved to the next potential location, as shown at block 814.  For example, the loudspeaker may be moved to location 441 of Figure 4.  The measurement may then be repeated, as shown at block 806.  This procedure may be repeated until transfer functions are recorded for all potential loudspeaker locations at each listening position.  Block 604 may contain fewer or additional steps not depicted in Figure 8.
(MODIFYING THE TRANSFER FUNCTIONS)
The recorded transfer functions may be modified based on potential configurations of the audio system in order to determine predicted transfer functions.  The potential configurations may include any single potential parameter value, or any combination or sub-combination of potential parameter values in the audio system, and various permutations thereof.  For example, the potential configurations may comprise different loudspeaker locations, different types of loudspeakers, different correction factors, different crossover filters, or any combination or sub-combination of loudspeaker locations, types of loudspeakers, correction factors or crossover filters.  The modification of the transfer functions may include combining transfer functions and/or adjusting transfer functions.  The modified transfer function may represent the predicted transfer function at the single listening position for the potential parameter values (i.e., the potential positions of the loudspeakers, the potential types of loudspeakers, the potential correction settings, potential crossover filters, etc.).
In one example of combining transfer functions, a potential configuration may include placing loudspeakers in positions 440 and 442, and a listening position of interest 451.  Two transfer functions (one for registering a transfer function at position 451 when loudspeaker is at position 440 and a second for registering a transfer function at position 451 when loudspeaker is at position 442) may be accessed from memory and combined in order to predict the two-loudspeaker configuration.  As discussed below, superposition may be used to combine the transfer functions.  The combined transfer functions thus describe the acoustic signal at a listening position generated by multiple loudspeakers at positions 440 and 442.  As another example of combining transfer functions, the transfer functions for specific types of loudspeaker may be accessed.  If one potential loudspeaker solution includes placing loudspeaker of type A in position 440 and loudspeaker of type B in position 442, and the listening position of interest is 451, two transfer functions (one for registering a transfer function at position 451 when a loudspeaker of type A is at position 440 and a second for registering a transfer function at position 451 when a loudspeaker of type B is at position 442) may be accessed from memory and combined to predict the configuration.  
Moreover, an example of adjusting the transfer functions may include changing the transfer functions based on correction settings.  After selecting the desired transfer functions, the one or more selected transfer functions may be modified with one or more potential correction settings, such as a gain setting, delay setting, or equalization setting.  The modified transfer functions may represent predicted transfer functions for the potential correction settings.
Figure 9 is an expanded block diagram of block 606 from Figure 6 depicting the modification of the transfer functions.  The user or the program executing in computational device 570 may select a specific listening position, as shown at block 902.  For example, if the room environment includes two listening positions (e.g., 451 and 452 in Figure 4), either listening position may be selected.  The user or the program executing in computational device 570 may then select a single or a combination of potential loudspeaker locations, as shown at block 904.  For example, if the room environment includes two potential loudspeaker locations (e.g., 440 and 442 in Figure 4), any single or combination of loudspeaker locations (e.g., 440, 442, or 440 and 442) may be selected.  The user or the program executing in computational device 570 may then select transfer functions for the selected listing position that corresponds to the selected loudspeaker location or the combination of loudspeaker locations, as shown at block 906.  For example, if the listening position is 451 and the potential loudspeaker locations are 440and 442, the transfer functions at position 451 when loudspeaker is at position 440 and at position 451 when loudspeaker is at position 442 may be selected.
If the transfer functions include a phase component, the program executing in computational device 570 may modify the phase component of the measured transfer function stored in memory with any delay settings selected in block 714, as shown at block 908.  For example, if one of the optional delay settings comprises a 10 millisecond differential delay between two loudspeakers, the phase component of one of the transfer functions may be modified to reflect the introduction of a 10 millisecond time delay factor.  In the example discussed above, if the potential loudspeaker locations are 440 and 442, the transfer function at position 451for the loudspeaker at location 440 may be delayed 10 milliseconds relative to the transfer function at position 451 for the loudspeaker at location 442.  For example, the transfer function at position 451 for the loudspeaker at location 440 may be delayed by 10 milliseconds.  Or, the transfer function at position 451 for the loudspeaker at location 442 may be advanced by 10 milliseconds.  Or, a combination of changing both transfer functions may result is a relative delay between the transfer functions of 10 milliseconds.  In this manner, one or a plurality of delay settings may be applied to modify the recorded transfer function at each loudspeaker location.
The program executing in computational device 570 may modify the amplitude component of the measured transfer function stored in memory with any gain settings selected in block 712, as shown at block 910.  Thus, numerical amplitude components can be increased or reduced by a set amount, such as 6 dB.  Specifically, one, some, or all of the amplitudes of the transfer functions may be modified.  In the example discussed above, the amplitude of the transfer function at position 451 for the loudspeaker at location 442 may be increased or decreased relative to the amplitude of the transfer function at position 451 for the loudspeaker at location 440.  For example, the transfer function at position 451 for the loudspeaker at location 442 may be decreased by 6 dB.  Or, the transfer function at position 451 for the loudspeaker at location 440 may be increased by 6 dB.  Or, a combination of changing both transfer functions may result is a relative amplitude difference between the transfer functions of 6 dB.  In this manner, one of a plurality of gain settings may be applied to each subwoofer to modify the recorded transfer function at each listening position.
While not depicted in Figure 9, prior to the combination in block 912, the program executing in computational device 570 shown in Figure 5 may modify the amplitude component of the stored transfer function with any equalization settings, such as the equalization settings selected in block 716.  As discussed above, equalization settings, including a center frequency, a bandwidth and an amplitude adjustment, may modify the transfer function.  The choice of the center frequency, the bandwidth, and amplitude adjustment, may be limited due to computational complexity.  Specifically, calculating and applying the equalization filters at all possible frequencies with multiple boost/cut levels and Q values may increase calculation time enormously if equalization modifications are performed prior to the combination in block 912.  If shorter calculation times are desired, equalization setting modifications may be performed in block 1108 after determining the frequency of the maximum spatial variance, as discussed more fully in regard to Figure 11 below.  For example, an equalization filter may be applied with a center frequency equal to the frequency of a solution with the maximum variance, thereby reducing spatial variance.  This greatly reduces the computation time, since only one frequency is calculated for each filter/loudspeaker.  Or, the equalization settings may be implemented prior to maximum variance determination.
The program executing in computational device 570 may combine the recorded or modified transfer functions (e.g., modified by correction factors such as delay, gain, and/or equalization) to give a combined amplitude response for the selected combination of loudspeaker locations at the listening position, as shown in block 912.  For example, the transfer function at position 451 for the loudspeaker at location 440 may be unmodified (no correction factors applied) and the transfer function at position 451 for the loudspeaker at location 440 may be modified to introduce a delay and an amplitude change.  At least a portion of the transfer functions may be combined to give a combined response.  For example, the amplitude component of the transfer functions may be combined.  For example, the amplitude and the phase components of the transfer functions may be combined.
One method of combining the transfer functions may include superposition.  The principle of superposition may apply if it is assumed that the loudspeaker, room, and signal processing comprise a linear system.  Superposition includes the linear addition of transfer function vectors.  The vectors may be added or summed for each individual frequency of the transfer function.  For example, if transfer function vectors are measured at listening position 451 for loudspeaker locations 440, 441, and 442, the vectors at each frequency may be summed to give a three-loudspeaker location combined amplitude response at each frequency.  Transfer function or transfer function values modified with at least one correction setting, such as gain, equalization, or delay settings, may also be combined.
If there are unexamined combinations of loudspeaker locations for the listening position selected in block 902, blocks 904 through 912 may be repeated, as shown in block 914.  If additional delay settings were selected in block 714, blocks 908 through 914 may be repeated, as shown in block 916.  If additional gain settings were selected in block 712, blocks 910 through 916 may be repeated, as shown in block 918.  If additional listening positions were selected in block 702, blocks 902 through 918 may be repeated, as shown in block 920.  When all listening positions, potential loudspeaker locations, potential delay settings, and potential gain settings have been considered, the modified and/or combined transfer functions, which may represent predicted transfer functions, are recorded for each listening position 922.  Block 606 may contain fewer or additional steps not depicted in Figure 9.
(STATISTICAL ANALYSIS)
Various statistical analyses may be performed to analyze the predicted transfer functions.  Figure 10 is a table showing raw data for various listening positions (seats 1-5) for various frequencies (20-80 Hz in 2 Hz increments) and examples of statistical analyses that may be performed.  As discussed previously, the raw data may be modified based on potential values of one or more parameters.  For example, if potential values for correction include a filter with a center frequency at 30 Hz, a bandwidth of 10 Hz, and a level setting of -6 dB, the raw data for frequencies 26-34 may be adjusted accordingly to generate the predicted transfer function.
In a multiple listening position audio system, the statistical analyses may be based on any mathematical tool that evaluates the predicted transfer functions, such as taking the average, standard deviation, spatial standard deviation, spatial envelope, or spatial maximum average across the seats.  For example, the spatial average at 20 Hz is -15.94 dB, which is calculated by averaging the amplitude readings at 20 Hz for seats 1 to 5.  The spatial variance at 20 Hz is -4.72 dB, which is calculated by taking the variance of the amplitude readings at 20 Hz for seats 1 to 5.  The spatial standard deviation is 2.17 dB for 20 Hz and may be computed as the square root of the spatial variance.  The spatial envelope may be the difference between the highest and lowest readings.  At 20 Hz, the highest and lowest readings are -12.99 dB and -18.13 dB, so that the spatial envelope is 5.14 dB.  The spatial maximum minus average may be computed by selecting the maximum value and subtracting the average.  For 20 Hz, the maximum value is -12.99 dB and the average is 15.94 dB, so that the spatial max - average is 2.96.
Based on the spatial averages, a mean overall level may be calculated.  Other calculations may be based on the spatial averages, such as a variance of the spatial averages, the standard deviation of the spatial averages, the envelope of the spatial averages, and the maximum - average of the spatial averages.  For example, in Figure 10, the maximum - average of the spatial average is 6.42 - (-8.97, the mean overall level) or 15.39.  Likewise, the mean spatial variance, mean spatial standard deviation, mean spatial envelope, and mean spatial maximum - average may be calculated based on the spatial variances, spatial standard deviations, spatial envelopes, and spatial maximum - average, as shown in Figure 10.
An example equation is shown below for the mean spatial variance:
【数５】
2005151539.tif 000074
where: vars(R(s,f)) is the variance in the magnitude (in dB) of the transfer functions across all listening positions s, calculated at any one frequency f.
The statistical analyses may also be based on the average of the frequencies by seat, such as the mean level.  For example, all of the frequencies at seat 1 may be averaged to calculate a mean level of -10.16 dB.  The mean levels at each of the seats may be used to calculate a mean overall level, a variance of the mean levels, a standard deviation of the mean levels, an envelope of the mean levels, and a maximum -average of the mean levels, as shown in Figure 10. 
Variance of the spatial average may be defined as:
【数６】
2005151539.tif 000075
where:  var(Rf (k)) is the variance in the magnitude (in dB) of the transfer functions across all frequencies, calculated at any one listening position; and
S is the total number of listening positions.  
Acoustic efficiency may quantify the total efficiency in terms of overall output versus number of active loudspeakers.  Acoustic efficiency may be defined as:
【数７】
2005151539.tif 000076
where:  a are the amplitudes of the loudspeakers k in any given configuration. 
The statistical analyses may measure different metrics or aspects of the predicted transfer functions.  One type of statistical analysis may indicate consistency of the predicted transfer functions across the multiple listening positions.  Examples of the first type, discussed above, include mean spatial variance, mean spatial standard deviation, mean spatial envelope (i.e., min and max), and mean spatial maximum average, if the system is equalized.  For example, a low value for the mean spatial variance indicates that the transfer functions tend to be consistent at each seat (i.e., the values at the seats are close to the spatial average).
A second type of statistical analysis may measure how much equalization is necessary for the predicted transfer functions.  Specifically, the second type of statistical analysis may be a measure of flatness.  Examples of the second type include variance of spatial average, standard deviation of the spatial average, envelope of the spatial average, and variance of the spatial minimum.  Examining the variance of the spatial average, this analysis provides a measure of consistency from seat-to-seat on average.
A third type of statistical analysis may measure the differences in overall sound pressure level (SPL) from seat to seat for the predicted transfer functions.  Examples of the third type include variance of mean levels; standard deviation of mean levels, envelope of mean levels, and maximum average of mean levels.  
A fourth type of statistical analysis may examine the efficiency of the predicted transfer functions at the single listening position or the multiple listening positions.  In effect, the statistical analysis may be a measure of the efficiency of the sound system for a particular frequency, frequencies, or range of frequencies at the single listening position or at the multiple listening positions.  An example of the fourth type includes acoustic efficiency.  The acoustic efficiency may measure the mean overall level divided by the total drive level for each loudspeaker.  Acoustic efficiencies for the predicted transfer functions may be examined, and the parameter or parameters for the predicted transfer function with a higher or the highest acoustic efficiency may be selected.
A fifth type of statistical analysis may examine output of predicted transfer functions at the single listening position or the multiple listening positions.  The statistical analysis may be a measure of the raw output of the sound system for a particular frequency, frequencies, or range of frequencies.  For a single listening position system, an example of a statistical analysis examining output includes mean level.  For a multiple listening position system, an example of a statistical analysis examining output includes mean overall level.  The mean overall level may indicate how loud an audio system can play at a certain listening position or multiple listening positions.  A sixth type of statistical analysis examines flatness of predicted transfer functions at a single listening position.  The statistical analysis may analyze variance of the predicted transfer functions at the single listening position, such as amplitude variance and amplitude standard deviation.
Any of the statistical analyses may be band limited.  For example, the mean overall level may be measured over a particular frequency band, such as frequencies under 40 Hz, to determine the amount of output at a certain frequency or set of frequencies.  Typically, the maximum output of a subwoofer is limited below 40 Hz compared to frequencies above 40 Hz.  Therefore, it may be advantageous to optimize the mean overall level below 40 Hz.  Potential parameters that generate the highest or higher mean overall output at the listening positions in the 20 - 40 Hz range may then be used in the audio system.  Likewise, in a single position audio system, it may be advantageous to optimize for mean level below 40 Hz.
As discussed above, various statistical analyses may be performed.  Figure 11 is one example of an expanded block diagram of block 608 from Figure 6 depicting statistical analyses for acoustic efficiency and mean spatial variance.  The program executing in computational device 570 shown in Figure 5 may perform this comparison.  Transfer functions may be compared across the listening positions as a function of frequency to give a spatial average, as shown in block 1102.  For example, predicted transfer functions may be compared as a function of frequency.
The spatial average, which may comprise a mean position amplitude, may be viewed as numerically describing the acoustic output from one or a combination of loudspeaker locations perceived at multiple listening positions, such as 450-455 of Figure 4.  The spatial average may be determined by comparing, as a function of frequency, the amplitude components of the modified or unmodified transfer function from a single loudspeaker location across the positions or by comparing the modified or unmodified combined transfer functions from a plurality of loudspeaker locations across the positions.  While any method may be used to perform the comparison, one method is to average the dB values of the amplitude components from all the listening positions to give a spatial average for each frequency, as shown in Figure 10.  How the amplitude components for each listening position vary from the spatial average may be expressed as a variance, such as a position variance.  Thus, if amplitude values of 4 dB and 2 dB are compared by averaging to give the spatial average of the amplitude of 3 dB, the spatial variance value could be 2.
As discussed in Figure 10, variability between the amplitude values may be expressed as sample variance, standard deviation (STD), spatial envelope, spatial maximum - average or by any other method of expressing the variability between numerical values.  For example, if the 60 Hz transfer function for a loudspeaker at location 440 is +1 dB at position 450, +1 dB at position 451, -2 dB at position 452, +2 dB at position 453, +3 dB at position 454, and +3 dB at position 455, the spatial average amplitude would be +1.33 dB with a spatial variance of 3.47.
The spatial average and the spatial variances may be recorded, as shown in block 1104.  The program executing in computational device 570 may determine the frequency having the largest spatial variance across all the listening positions for each potential loudspeaker location and each combination of potential loudspeaker locations, as shown at block 1106.  This frequency may be used as the center frequency to apply equalization.  Multiple center frequencies may also be determined, such as the three center frequencies having the largest spatial variances, if multiple equalizations are implemented.
The program executed in computational device 570 may then modify the amplitudes of the determined center frequency with the equalization bandwidth and level settings selected in block 716, as shown in block 1108.  Thus, the numerical amplitude components for specific frequencies may be increased or reduced for a selected bandwidth of the determined (or selected if equalization modifications were performed before combination 912) frequency.  For example, a 12 dB reduction in amplitude could be applied at 60 Hz with a Q = 4.  Unlike frequency-independent gain settings, the numerical amplitude component at different frequencies may be modified by different equalization level settings.  In this manner, one of a plurality of equalization settings may be applied to the spatial average for one or a combination of potential loudspeaker locations.
The modified spatial averages may be recorded, as shown in block 1110.  If additional equalizations settings were selected in 716, blocks 1108 through 1110 may be repeated, as shown in block 1112.  When the spatial averages have been modified with all selected equalization settings, the modified or unmodified spatial averages may be compared, as shown in block 1114.  The program executed in computational device 570 may perform this comparison.
All spatial averages may be compared to provide a solution that includes an acoustic efficiency and a mean spatial variance for each potential loudspeaker location and each combination of potential loudspeaker locations with the selected corrections for all the listening positions, as shown in block 1114.  Figure 10 provides examples of the mean overall level, which may be used to determine the acoustic efficiency, and the mean spatial variance.  
As discussed previously, the determined acoustic efficiency numerically describes the ability of a given sound system to generate higher sound levels at one or more listening positions from the same power input if the solution is implemented.  Thus, acoustic efficiency is the ratio of the sound pressure level at one or more listening positions to the total low-frequency electrical input of the sound system.  For example, the acoustic efficiency may comprise the mean overall level divided by the total drive for all active loudspeakers.  The determined spatial variance numerically describes the similarity of the low-frequency acoustic signal perceived at each listening position if the solution is implemented.
Figure 12 is another example of an expanded block diagram of block 608 from Figure 6 depicting statistical analyses for acoustic efficiency and variance of the spatial average.  Amplitude responses may be compared across the frequencies as a function of listening position to generate a mean level at each listening position, as shown in block 1202.  Figure 10 shows one example of calculating the mean level, where the amplitudes for a set of frequencies at a listening position are averaged to produce the mean overall level.  Specifically, the mean level may be calculated for seat 1 shown in Figure 1 by averaging the amplitudes for frequencies 20 through 80.  The mean levels may be averaged to calculate the mean overall level, as shown in Figure 10.  Further, the mean levels may be analyzed to determine the variance of mean levels, standard deviation of mean levels, envelope of mean levels and maximum - average of mean levels, as shown in Figure 10.  In addition to the mean level, an amplitude variance or an amplitude standard deviation may be calculated.  The amplitude variance may comprise variations of the amplitudes for a specific listening position.  As one example shown in Figure 10, the amplitude variance may comprise calculating the variance of the amplitude values for seat 1 (-177.71, -16.60 . . . -5.65).  The amplitude variance may be a measure of smoothness of the transfer function (either predicted or unmodified transfer functions) for a specific listening position.  In a multiple listening position audio system, the amplitude variances for each listening position may be averaged to determine a mean amplitude variance.  In a single listening position audio system, the amplitude variance or amplitude standard deviation may be used to statistically evaluate the predicted configuration.
The recorded mean levels may be averaged to determine the mean overall level, as shown at block 1204.  The mean overall level may be used to calculate the acoustic efficiency, as shown at block 1206.  The acoustic efficiency may be determined by dividing the mean overall level by the total drive level for each loudspeaker.  Acoustic efficiency numerically describes the ability of a given sound system to generate higher sound levels, such as low-frequency sound levels if the analysis is band limited, at one or more listening positions from the same power input.  The variance of the spatial average may be calculated by first calculating the spatial averages across the listening positions, and calculating the variance of the spatial averages, as shown at block 1208.  The determined variance of the spatial average numerically describes how closely the amplitude values will correspond to the target value if the solution is implemented.  The acoustic efficiency and/or the variance of the spatial average may be used to compare the predicted transfer functions, as shown at block 1210.
Figure 13 is a table of potential configurations for an audio system, where the potential configurations are ranked by mean spatial variance (MSV).  The potential configurations include values corresponding to various combinations of the audio system parameters of loudspeaker location, loudspeaker number, and correction settings that include gain, delay, and equalization.  The first four configurations and another configuration (such as solution 10,000) are shown.  Further, Figure 14 provides values for acoustic efficiency (AE), and variance of the spatial average (VSA) for illustrative purposes.  Other types of statistical analyses may be used.  
For the potential configurations in Figure 13, six listening positions, a minimum of two loudspeakers, a maximum of three loudspeakers, and four potential loudspeaker locations are considered.  Three possible gain settings of 0 dB, -6 dB, and -12 dB are considered.  Delay settings of 0 ms, 5 ms, and 10 ms are considered.  The center frequency for implementation of parametric equalization may comprise the frequency having the maximum variance, as determined at block 1106 of Figure 11.  Bandwidth settings of 1, 4, and 16 are considered.  Equalization level settings of 0 dB, -6 dB, and -12 dB are considered.
The methodology may recommend at least one of the potential configurations based on the statistical analysis.  The recommendation may be based on one or more statistical analysis.  As shown in Figure 13, the potential configurations are ranked based on mean spatial variance (MSV).  Alternatively, the solutions may be ranked based on acoustic efficiency (AE) and/or variance of the spatial average (VSA).  Or, the solutions may be based on a plurality of statistical analyses, such as ranking based on a weighting of various statistical analyses.  For example, different weights may be assigned to mean spatial variance, acoustic efficiency and/or variance of the spatial average.
From the illustrative solutions presented in Figure 13, the user or the program executing in computational device 570 may manually select a solution for the parameters in response to the statistical analysis.  Figure 13 illustrates that Solution 1 has the least mean spatial variance, meaning that the implementation of a loudspeaker at potential locations 1 and 2 with the depicted correction settings for each system parameter will result in the low-frequency signal heard by each listener being the most similar.  Solution 5 results in acoustic efficiency being the greatest; however, the mean spatial variance is higher when compared to the other solutions.  Thus, a user may wish to implement Solution 2, which has neither the lowest mean spatial variance nor the greatest acoustic efficiency, but results in a good balance when both are considered.  Solution 3 results in the least variance of the spatial average at each listening position, but has higher mean spatial variance and lower acoustic efficiency when compared with Solution 2.  Thus, Solution 2 may again be the desired choice when variance of the spatial average is considered because it has a good combination of spatial variance, acoustic efficiency, and variance of the spatial average.  
While a particular solution simultaneously may improve acoustic efficiency, mean spatial variance, and variance of the spatial average, depending on the room and the sound system, a trade-off may be required.  The user may review the ranked results and implement the values corresponding to the selected solution to provide the desired combination of low-frequency improvement.  For example, the user may determine if some acoustic efficiency should be traded for less spatial variance or vice versa.  
In addition to the user, the program executing in computational device 570 may select a solution to implement in the sound system by weighing the solutions from the statistical analysis.  Specifically, if the solution resulting in the least mean spatial variance significantly decreases acoustic efficiency, the program may select the desired solution based on weighting factors selected by the user.  For example, a user may want increases in acoustic efficiency to be twice as important as decreases in mean spatial variance.  Thus, the program executing in computational device 570 may select a solution based on user-preferred weightings if a trade-off in low frequency performance is involved.  As discussed above, other types of statistical analysis may be used in evaluating a potential configuration.  For example, amplitude variance or mean amplitude variance may be used to evaluate potential configurations.  
The S column in Figure 13 shows the number of loudspeakers and the location for each loudspeaker in relation to the four potential locations.  Each solution provides values corresponding to the potential location where a loudspeaker should be placed to implement that solution.  Similarly, the number of loudspeakers required to implement the solution is also provided.  For example, for Solution 1, two loudspeakers are placed at potential locations 1 and 2.  For solution 5, three loudspeakers are placed at positions 1, 3, and 4.
In this manner, the solutions may illustrate the effect of using fewer or greater number of loudspeakers.  Specifically, the solutions may illustrate that it is not beneficial, or even detrimental, in using more loudspeakers (e.g., selecting three verses two loudspeakers does not effect low frequency sound performance, or degrade low frequency sound performance at the selected listening positions).  The solutions also allow the user to weigh the cost of additional loudspeakers and corrections relative to the potential improvement in low-frequency performance.  For example, adding parametric equalization to one of a pair of loudspeakers may improve spatial variance to a greater extent than adding two additional loudspeakers.
The Gain column in Figure 13 illustrates the gain setting to implement at each loudspeaker to generate the desired increase in low-frequency performance.  As previously mentioned, the statistical analysis may independently determine gain settings for implementation at each potential loudspeaker location.  For example, in Solution 3, a 6 dB decrease in gain is implemented for the loudspeaker at potential location 2 while a gain correction is not implemented for the loudspeaker placed at potential location 3.
Generally accepted acoustic theory predicts that two loudspeakers having identical positioning from opposing, perpendicular room boundaries must have equal gain settings to cancel room modes to improve low-frequency performance.  While this may be true if loudspeaker placement is exact, the space is symmetrical, and the space boundaries have identical acoustic character, the acoustic character of space boundaries is generally quite varied.  Thus, the statistical analysis may determine solutions having gain setting values that provide increased low-frequency performance when the loudspeakers are not identically spaced from the room boundaries.  Solutions also may be provided having gain setting values that provide increased low-frequency performance when the space boundaries have varied acoustic character, are not perpendicular to each other, and have openings, such as doors.
The statistical analyses also may determine solutions that decrease the gain setting at a potential loudspeaker location to increase the low-frequency sound level heard at one or more listening positions.  This can be seen by comparing Solution 1 with Solution 3, where Solution 3 shows that a 6 dB gain reduction for loudspeaker 2 provides a greater acoustic efficiency than obtained from Solution 1 - where both loudspeakers have a unity gain of 0.  This is counterintuitive to generally accepted acoustic theory, where it is expected that turning down the volume will reduce the sound level.
The Delay column in Figure 13 shows the delay setting to implement at each loudspeaker for each solution.  As previously mentioned, the statistical analysis may independently determine delay settings for implementation at each potential loudspeaker location.  Thus, for Solution 3, a 10 ms delay is implemented for the loudspeaker at potential location 2 while delay is not implemented for the loudspeaker placed at potential location 3.  Delay settings also may have a beneficial effect on acoustic efficiency.
The Center, Bandwidth, and Level columns in Figure 13 provide potential filters, such as potential parametric equalization settings, to implement at one, some or each loudspeaker for each solution.  As previously mentioned, various types of equalization may be investigated including parametric, graphic, paragraphic, shelving, FIR, and transversal.  The statistical analysis may independently determine equalization settings for implementation at each potential loudspeaker location.  In parametric equalization, center frequency determines the frequency at which the adjustment will be applied, for example 60 Hz.  Bandwidth determines how broad the amplitude adjustment will be.  For example, if Q = 4, the bandwidth = 15 Hz.  Level determines the amount of amplitude adjustment that will be applied, such as -12 dB.  While an amplitude increase or decrease may be applied, generally a decrease in amplitude is applied.  Thus, for Solution 3, a 6 dB reduction in level is applied over a Q of 16 at a center frequency of 27 Hz for the loudspeaker at potential location 2 and a 0 dB reduction in level is applied over a Q of 1 at a center frequency of 41 Hz for the loudspeaker at potential location 3.  Because frequency-dependent gain (equalization level) is another type of gain reduction, reducing the equalization level setting at one or at a plurality of frequencies on one or a plurality of loudspeakers may also increase the acoustic efficiency of low-frequencies produced at one or more seating positions.
Of note, acoustic efficiency and mean overall level in a particular frequency band (such as frequencies below 50 Hz) may increase by decreasing frequency-independent or dependent gain and/or delay.  For example, the acoustic efficiency and mean overall level may be increased by decreasing the volume at one or more loudspeakers.  This increase in acoustic efficiency and mean overall level may arise because amplitude peaks generally cover a larger physical volume of the room than amplitude dips.  For example, a peak may cover two to three listening positions while a dip may only cover one listening position.  When the statistical analysis determines solutions providing reduced mean spatial variance and/or variance of spatial average, the implementation of the solution values into the sound system may provide for an increase in peaks (constructive interference) at the expense of dips (destructive interference) in the amplitude response.  This increase in peaks in relation to dips at the listening positions may be attributable to a reduction in destructive interference between the sound waves of the acoustic signal.  Thus, it may be possible to realize an increase in low-frequency acoustic efficiency because acoustic energy may be heard that was attenuated by wave cancellation before the corrections were implemented.
Figure 14 is an expanded block diagram of block 612 from Figure 6 depicting the implementation of the values corresponding to the selected solution in the sound system.  The solution values corresponding to loudspeaker number and location are implemented by positioning one or more loudspeakers at the determined location or locations, as shown at block 1402.  Thus, to implement Solution 2 from Figure 13, a loudspeaker would be placed at potential locations 1, 2, and 3.  Similarly, to implement Solution 1 having the least spatial variance, loudspeakers would be placed at potential locations 1 and 2.
Correction settings may be implemented in the sound system 500 in the analog domain (e.g., gain or equalization) or the digital domain (e.g., gain, equalization, or delay) and at any convenient point in the signal path.  Gain settings may be implemented in the sound system 500 by independently lowering or raising a gain adjustment (commonly referred to as loudness or volume control) at each loudspeaker, as shown at block 1404.  Thus, to implement Solution 2 from Figure 14, the gain for the loudspeaker at potential location 1 would be reduced by 6 dB from unity, the gain of the loudspeaker at potential location 2 would remain at unity or 0, and the gain of the loudspeaker at potential location 3 would be reduced 12 dB from unity.  While gain corrections are generally implemented by attenuating or increasing the electrical signal that the transducer converts to an acoustic signal, they may also be implemented by placing multiple loudspeakers that respond to a common electrical signal at a single location, and the like.  Or, the correction settings may be implemented by changing the wiring of the loudspeakers.
Delay settings, such as 10 milliseconds (ms), may be implemented in the sound system 500 in the digital domain at each loudspeaker, as shown at block 1406.  The delay setting may be implemented after a surround sound or other processor generates a low-frequency output from an input.  For example, if a digital DOLBY DIGITAL 5.1(R) or DTS(R) signal is input to a digital surround sound decoder, a LFE (low-frequency effects) signal is output.  Prior to converting this output to the analog domain for amplification, delay settings may be introduced.  The delay settings may be implemented in the processor 504, which can then output analog signals, or at the loudspeaker, if the loudspeaker electronics can accept a digital input.  Thus, to implement Solution 2 from Figure 13, a delay of 0 ms (no delay) would be applied for the loudspeaker at potential location 1, a delay of 10 ms would be applied to the signal reproduced by loudspeaker at potential location 2, and no delay would be applied for loudspeaker at potential location 3.  
Equalization settings may be implemented in the sound system 500 by independently applying equalization at each loudspeaker, as shown at block 1408.  Parametric equalization is a convenient method of implementing equalization at each loudspeaker.  Parametric equalization allows for the implementation of settings to select the center frequency, the bandwidth, and the amount of amplitude increase or decrease (level) to apply.  A center frequency, bandwidth, and level setting may be independently applied to the signal reproduced by each loudspeaker.  Thus, to implement Solution 2 from Figure 14, the center frequency, Q, and level settings would be set to 22 Hz, 1, and -6 dB for loudspeaker 1; and 85 Hz, 1, and -12 dB for loudspeaker 3.  Equalization would not be implemented for the loudspeaker at potential location 2 because the level setting is 0 dB or unity.  Block 612 may contain fewer or additional steps not depicted in Figure 14.
(EXAMPLES)
Seven audio systems were examined.  The first five are examples in which home theater systems were examined using the above-referenced analysis.  Of the five home theater systems, three were actual existing home theater systems and two were experimental systems in listening rooms.  In each of the home theater examples, the optimized system is compared to a relevant base line.  Further, in each of the home theater examples, the results are predicted using real measured data.  The last two are examples in which vehicles were examined using the above-referenced analysis.
(Example 1)
The first system investigated is not a dedicated home theater.  Therefore, the existing subwoofer locations are a compromise between low frequency performance and aesthetic concerns.  Figure 15 is the layout for the room in Example 1, the scale of which is approximately 100:1.  The square boxes represent the two subwoofer locations and the circles represent the three listening positions.  The room depicted in Figure 15 is approximately 27' x 13', with a 45o angle for one of the walls, and has a 9' ceiling.  The walls and ceiling are constructed of drywall and 2'' x 6'' studs.  The floor is constructed of a concrete slab and is covered with ceramic tile.  An area rug covers a large portion of the floor.
Figure 16 describes the low frequency performance of the system before low-frequency analysis was applied.  The heavy solid curve in the middle of Figure 16 is the average amplitude response for the three listening positions.  The lighter middle curves are the responses at each listening position and the upper dashed curve is the mean spatial variance as a function of frequency, raised by 10 dB for clarity.  The text in the bottom left lists the metrics for this configuration, with a mean spatial variance of 21.4173 dB, a variance of the spatial average of 23.6992 dB, and an acoustic efficiency of -12.6886 dB.  The text in the bottom right of Figure 16 shows the parameters for the configuration, with no modification to the correction factors.  Figure 17 is a graph for the predicted performance after low-frequency analysis is applied.  Table 1 compares the performance and parameters of the system before and after low-frequency analysis.
【表１】
2005151539.tif 000077
Example 1, which has one wall with a 45o angle, shows that the low-frequency analysis may be applied to any room configuration, such as a non-rectangular room.  Further, the system in Example 1 has the number and positions of subwoofers predetermined.  The low-frequency analysis in Example 1 focuses on correction factors to improve the low-frequency response of the system.  For example, correction factors directed to gain, delay, and equalization are applied to at least some of the loudspeakers in Example 1.  The results of the low-frequency analysis, as shown in Figures 16 and 17 and Table 1 show that with the analysis, the mean spatial variance and variance of the spatial average have decreased dramatically, which is beneficial, and the acoustic efficiency has increased slightly, which is also beneficial.
(Example 2)
The second system investigated in Example 2 is a $300,000+ dedicated home theater.  Figure 18 describes the layout of the room in Example 2.  The system features one subwoofer in each corner of the room, a front-projection video system and a riser for the second row of seating.  The room is approximately 26' x 17' and has a 9' ceiling.  Two of the walls are constructed of concrete blocks and two of the walls are constructed from drywall and 2'' x 4'' studs.  The floor is a carpeted concrete slab.  The second row of seating is on an 8'' riser constructed of plywood and 2'' x 4'' studs.  The room features extensive damping on all walls.  Figures 19 and 20 define the low frequency performance before and after low-frequency analysis.  Table 2 compares the performance of the system in Example 2 before and after low-frequency analysis.
【表２】
2005151539.tif 000078
The system in Example 2 has the number and positions of subwoofers predetermined with four subwoofers in each corner of the room.  The low-frequency analysis focuses on correction factors to improve the low-frequency response of the system.  For example, correction factors directed to gain, delay, and equalization are applied to at least some of the loudspeakers in Example 2.  The results of the low-frequency analysis, as shown in Figures 19 and 20 and Table 2 show that with the analysis, the mean spatial variance and variance of the spatial average have improved, and the acoustic efficiency has decreased slightly.
(Example 3)
The third system in Example 3 comprises a home theater set-up in a family room.  Figure 21 shows the layout of the room in Example 3.  The room is approximately 22' x 21' and features a sloped ceiling.  The walls and ceiling are constructed of drywall and 2'' x 4'' studs.  The floor is a concrete slab with the perimeter covered by tile and the central area carpeted.  The left side wall features several windows which can be (and were) covered by heavy drapes.  The system originally featured two subwoofers in the front of the room.  Figure 22 describes the low frequency performance in the original configuration before low-frequency analysis was applied, with the system constrained to using subwoofers 1 and 2 in the front of the room.  Figure 23 describes the low frequency performance after low-frequency analysis was applied, with the system constrained to using subwoofers 1 and 2.  Two additional subwoofers were placed in the back of the room and low-frequency analysis was applied, the results of which are presented in Figure 24.  Table 3 compares the performance of the system before and after the improvements were made.
【表３】
2005151539.tif 000079
Example 3 highlights potentially different solutions based on the number of subwoofers, placement of subwoofers, and correction factors applied.  Figure 23 provides a solution for subwoofers that are placed in the same configuration as shown in Figure 22.  Using low-frequency analysis, Figure 23 illustrates that with the same configuration, the mean spatial variance decreases dramatically, the variance of the spatial average decreases, and the acoustic efficiency decreases.  Figure 24 provides a solution for subwoofers that are placed in each corner of the room.  Using the low-frequency analysis, Figure 24 shows that the mean spatial variance, variance of the spatial average, and acoustic efficiency are significantly improved.
(Example 4)
The system in Example 4 is in a room that is open to an adjacent room.  Figure 25 is the layout of the room in Example 4.  The main room is 20' x 15' and is open to another room that measures 17' x 13'.  Both rooms have an 8' “dropped ceiling” and a slab concrete floor covered by carpet.  All of the walls are constructed from drywall and 2'' x 4'' studs.  The original configuration used one subwoofer.  Figure 26 is a graph for the performance of the system in the original configuration.  It should be noted that this is an exceptionally good listening room as evidenced by the graph in Figure 26.  Six potential subwoofer locations were measured and low-frequency analysis was used to determine the best four.  Figure 27 is a graph for the performance of the system after low-frequency analysis chose the best four subwoofer locations (subwoofers 1, 2, 4, and 5) and optimized each subwoofer’s parameters.  Table 4 compares the set-up before and after optimization.
【表４】
2005151539.tif 000080
Example 4, similar to Example 3, highlights potentially different solutions based on different aspects of the sound system such as the number of subwoofers, placement of subwoofers, and correction factors applied.  Through low-frequency analysis, the number of the subwoofers, the placement of the subwoofers from the potential subwoofer locations, and/or the correction factors may be determined.  Specifically, up to six potential subwoofers could have been included in the system in Example 4.  Low-frequency analysis determined that four subwoofers were the optimal number.  Further, six potential subwoofer locations were available, with positions 1, 2, 4, and 5 selected.  Using low-frequency analysis, Figure 27 shows that the mean spatial variance decreases, the variance of the spatial average increases, and the acoustic efficiency increases.
(Example 5)
The room in Example 5 is an engineering listening room.  Figure 28 shows the layout of the engineering listening room for Example 5.  The room is approximately 21' x 24' and has a 9' ceiling.  The walls and the ceiling are constructed with two layers of drywall and 2'' x 6'' studs.  The floor is a concrete slab with wall-to-wall carpeting.  Because all the room boundaries are relatively stiff, this room has little damping at low frequencies.  In this regard, the room in Example 5 has very different acoustical properties from the room in Example 2, which had significant damping at low frequencies.
A total of 8 potential subwoofer locations and 5 listening positions were measured to yield 40 transfer functions.  Several configurations were then simulated, as detailed in Figures 29-39.  All of the results in this example are predicted using the real measured data from the 40 transfer functions.
Figure 29 is a graph for the low frequency performance for the common scenario of a single subwoofer in a front corner (subwoofer 1 in Figure 28).  This is compared to a single best subwoofer configuration found by low-frequency analysis in Figure 30.  Figure 31 is a graph for the low frequency performance for the common “stereo subwoofer” configuration using subwoofers 1 and 3.  Figure 32 is a graph for the performance of a two subwoofer system using low-frequency analysis where the low-frequency analysis is constrained to finding the best solution for a pair of subwoofers.  As shown in Figure 32, the best pair solution uses subwoofers 6 and 7 shown in Figure 28.
Figure 33 is a graph for the low frequency performance for a four-corner configuration using subwoofers 1, 3, 5, and 7.  Figure 34 is a graph for the performance of the same four subwoofers once low-frequency analysis has been applied.  Figure 35 is a graph for the low frequency performance for a four-midpoint configuration using subwoofers 2, 4, 6, and 8.  Figure 36 is a graph for the low frequency performance of the same four subwoofers once low frequency analysis has been applied.
Figure 37 is a graph for the low frequency performance of a four-subwoofer “optimum” configuration.  The “optimum” configuration is based on ranking results of the analysis using Spatial Variance as the sole ranking factor.  As shown in Figure 37, the “optimum” four-subwoofer configuration includes subwoofers placed at positions 2, 5, 6, and 7.  Further, the “optimum” configuration shown in Figure 37 includes correction factors for each of the subwoofers.  Similarly, Figures 38 and 39 show the low frequency performance of other four-subwoofer “optimum”configurations.  The “optimum” configurations in Figures 38 and 39 are based on ranking results of the analysis using mean spatial variance and variance of the spatial average, and mean spatial variance and acoustic efficiency, respectively.  
Figure 40 shows the mean spatial variance for all the simulated configurations investigated for the engineering room in Example 5.  The points in Figure 40 where the typical “stereo subwoofer” and “four corner” configurations fall on the plot have been highlighted.
Table 5 compares the low frequency performance of all the configurations simulated in Example 5.
【表５−１】
2005151539.tif 000081
【表５−２】
2005151539.tif 000082
Examining the results in Table 5, low-frequency analysis may improve the low-frequency performance of the sound system when using the parameters of position of the subwoofers and/or correction factors.  Comparing Figures 29 and 30, which constrains the number of subwoofers to one, low frequency performance was improved using low-frequency analysis.  The analysis suggested a location for the subwoofer (location 7), resulting in decreasing the mean spatial variance and the variance of the spatial average, and increasing the acoustic efficiency.  
Comparing Figures 31 and 32, which constrains the number of subwoofers to two, low frequency performance was again improved using low-frequency analysis.  The analysis suggested locations for the subwoofers (locations 6 and 7) and correction factors, resulting in decreasing the mean spatial variance and the variance of the spatial average, and a slight decrease in the acoustic efficiency.  
Comparing Figures 33 and 34, which constrains the number and the position of the subwoofers (i.e., a subwoofer in each corner of the room), the low-frequency performance was improved using the low-frequency analysis.  The analysis suggested correction factors, resulting in decreasing the mean spatial variance and variance of the spatial average, and increasing the acoustic efficiency.  Comparing Figures 35 and 36, which constrains the number and the position of the subwoofers (i.e., a subwoofer in the four-midpoints of the room), the low-frequency performance was improved using the low-frequency analysis.  The analysis suggested correction factors, resulting in decreasing the mean spatial variance and variance of the spatial average, and increasing the acoustic efficiency.
There are several criteria by which to rank solutions generated by the low-frequency analysis.  Ranking may be based on spatial variance, variance of the spatial average, acoustic efficiency, or any combination thereof.  Figures 36-38, each of which constrain the number of subwoofers to four, illustrate examples of selecting positions for the subwoofers and correction factors based on various types of ranking criteria.  Figure 36 ranks the solutions solely based on spatial variance, so that its preferred solution has the lowest spatial variance.  Figure 37 ranks the solutions based on a combination of spatial variance and variance of the spatial average, so that its preferred solution selects different subwoofer locations, has a higher spatial variance, and has a lower variance of the spatial average than the preferred solution in Figure 36.  Figure 38 ranks the solutions based on a combination of spatial variance and acoustic efficiency, so that its preferred solution selects different subwoofer locations, has a higher spatial variance, and has a higher acoustic efficiency than the preferred solution in Figure 36.  
Figure 41 shows the predicted low frequency performance of a typical four-corner subwoofer configuration using low-frequency analysis, focusing on optimizing amplitude and delay correction factors.  Figure 42 is the actual low frequency performance after optimization.  Comparing Figures 41 and 42, agreement between the predicated and actual performance below 70Hzis excellent.  Thus, there is substantial agreement between performance predicted by low-frequency analysis and actual performance.
(Example 6)
As discussed above, the teachings in the present application may be applied to a sound system in any type of space, including a vehicle.  Examples of vehicles include, but are not limited to, automobiles and trucks.  One of the problems when “tuning” a vehicle, such as an automobile, is getting consistent bass in the front and back row seats.  The sixth example of application of the analysis is using a sedan automobile.  Figure 43 shows a graph of the frequency response for an automobile from 20 - 200Hzwith speakers low in the front doors and on the rear deck.  The curves labeled 4302 and 4304 are the frequency responses for the front two seats.  The curves labeled 4310 and 4312 are the frequency responses for two back seats.  The heavy black curve, labeled 4306, is the average response in all four seats and the light black curve, labeled 4308, is the spatial variance.  As shown in Figure 43, the back row has about 7dB less bass for a full octave centered at 75Hz.
Referring to Figure 44, there is shown a graph of a frequency response In Figure 44 we have reduced the drive level to the rear deck speakers by 6dB (shown in Figure 44 as -6 in the row marked Level).  The curves labeled 4402 and 4404 are the frequency responses for the front two seats.  The curves labeled 4410 and 4412 are the frequency responses for two back seats.  The heavy black curve, labeled 4406, is the average response in all four seats and the light black curve, labeled 4408, is the spatial variance.  As shown in Figure 44, the frequency response is more consistent in the bass region than Figure 43.  The maximum difference from front to back row of the vehicle is now approximately 5dBand covers only one half of an octave.  This is a marked improvement over what was achieved with “equal drive” shown in Figure 43.  The spatial variance is also improved (from 9.0769 to 3.5033).  The mean overall level in the low frequencies has dropped by about 0.2dB, but this is with approximately 2.5dBless drive.  Efficiency at the listening locations has improved by nearly 2.3dB, which is a significant improvement.  Also, the average frequency response is improved.  This is consistent with the above-disclosure directed to home theater set-ups.  Specifically, frequency response and efficiency tend to improve as seat-to-seat variation decreases.  Figure 44 shows parameters such as level (in dB), delay (in mSec), and equalization (including filter freq. (in Hz), filter gain (in dB) and filter Q).  As shown in Figure 44, with this speaker arrangement, optimizing delay and equalization of the individual speakers did not significantly improve seat-to-seat variation.
The car used for Figures 43 and 44 has speakers low in the front doors and on the rear deck.  However, systems with speakers in each of the four doors and on the rear deck are becoming more common even in less expensive automobiles.  Using this system configuration, an additional pair of speakers was placed low in the rear doors with the optimization routine being run again.  Figure 45 shows the performance of the system before optimization.  As shown in Figure 45, the curves labeled 4502 and 4504 are the frequency responses for the front two seats, the curves labeled 4510 and 4512 are the frequency responses for two back seats, the heavy black curve, labeled 4506, is the average response in all four seats, and the light black curve, labeled 4508, is the spatial variance.  Figure 46 shows the performance of the system after optimization.  As shown in Figure 46, the curves labeled 4602 and 4604 are the frequency responses for the front two seats, the curves labeled 4610 and 4612 are the frequency responses for two back seats, the heavy black curve, labeled 4606, is the average response in all four seats, and the light black curve, labeled 4608, is the spatial variance.  Seat-to-seat variation has been reduced dramatically (see flatter spatial variance in Figure 46 as compared to Figure 45), and frequency response is flatter at each seat.  The overall output at low frequencies has been reduced by 1dB, but this is with approximately 6dB less overall drive level, i.e.; system efficiency has improved by approximately 5dB.
(Example 7)
In addition to the sound system in a sedan vehicle, sound systems in other types of vehicles, such as Sport Utility Vehicles (SUV) may use the optimization routine.  The seventh example of application of the analysis is using an SUV.  The audio system in the SUV had 4 main speakers and a single subwoofer.  To create a “benchmark,” a high pass filter was used for the main speakers at approximately 50Hz.  High pass filters may be used to reduce low frequency signals in order to: (1) reduce the likelihood of the doors rattling (since the main speakers are mounted in the door; and (2) reduce the likelihood that the speakers operate outside its preferred operating range which may cause audible distortion or damage the speaker.  Also, to create a benchmark, a low pass filter was used for the subwoofer at 250Hz.  The electrical gain of each channel was set to the same value. The performance of this benchmark is detailed in Figure 47.  As shown in Figure 47, the curves labeled 4702 and 4704 are the frequency responses for the front two seats, the curves labeled 4710 and 4712 are the frequency responses for two back seats, the heavy black curve, labeled 4706, is the average response in all four seats, and the light black curve, labeled 4708, is the spatial variance.  
The optimization routine was run, yielding the following parameters:
【表６】
2005151539.tif 000083
Performance with these parameters is presented in Figure 48. As shown in Figure 48, the curves labeled 4802 and 4804 are the frequency responses for the front two seats, the curves labeled 4810 and 4812 are the frequency responses for two back seats, the heavy black curve, labeled 4806, is the average response in all four seats, and the light black curve, labeled 4808, is the spatial variance.  Figure 48 shows the parameters for sub 1 (left front (LF)), sub 2 (right front (RF)), sub 3 (left rear (LR)), and sub 4 (right rear (RF)).  The parameters for the subwoofer are not show in Figure 48, but are shown in the table above.  As shown in Figures 47 and 48, the seat-to-seat variation has been reduced by a factor of 6 (see mean spatial variance reduced by approximately a factor of 6 from 28.2033 to 4.5895) and the frequency response is significantly flatter.  Moreover, efficiency has improved by approximately 3.5dB.
Referring to Figure 49, there is shown the actual frequency response using a single microphone at each listening position.  As discussed above, the acoustic signals (such as the frequency response) received at the listening positions may be measured using a single microphone at one, some or all of the potential listening positions.  (Figure 48 is the predicted response from the raw measured data).  Figure 50 is a graph of the response of the typical microphone array (as opposed to a single microphone as used in Figure 49) at each listening position in the vehicle.  The results shown in Figures 49 and 50 are consistent with the above disclosure regarding home theaters.  Specifically, the methodology may improve or optimize system performance over a listening area, not just at the discrete microphone locations.
As discussed above, one approach to improving the frequency response of the system is to (1) modify the configuration of one, some or all of the channels so that the frequency responses for the various listening positions improve based on at least one metric (such as flatness, consistency, efficiency, smoothness, etc.); and (2) globally improve the frequency responses for the various listening positions.  For example, one approach is to (1) reduce the variation (e.g., reduce the spatial variance) of the frequency responses across a multitude of listening positions by selecting a configuration for the audio system (such as by selecting correction factors (gain, delay, equalization), position of speakers, types of speakers, number of speakers, etc.); and (2) once the frequency responses across the multitude of listening positions are more consistent, apply global correction to the system (such as global equalization) in order to improve the systems performance as a whole (such as flatten the frequency responses for the multitude of listening positions.  Merely attempting a global correction of the system as a whole, without attempting to reduce the variation of the frequency responses across the listening positions, may improve the response of the system at discrete points (such as a particular listening position), but may not improve (or may worsen) the frequency response at other points.
Using a two-pronged correction methodology (correction of the individual channel level and correction on the global level) allows for a more improved response across a listening area.  Moreover, even if using correction factors on the individual channel level improves the consistency of the responses for the various listening positions (e.g., the spatial variance for the various listening positions is reduced), but does not significantly improve the frequency responses (e.g., the frequency responses for the various listening positions still has peaks and valleys), since the frequency responses of the various listening positions are more consistent, the global correction may globally improve the frequency responses for the listening area.
Referring to Figure 51, there is shown a block diagram for a sound system configuration which may be improved or optimized using the methodology disclosed in the present application.  Figure 51 shows a 7-channel system, with left front, center front, right front, left side, right side, left rear, and right rear channels.  Using inputs 5102, the seven channels may be input to a plurality of 2-way crossovers 5104.  A crossover may include a high-pass filter and a low-pass filter, with the outputs of the crossover comprising the outputs of the high-pass filter and a low-pass filter.  For example, Out1 of the 2-way crossover 5104 may comprise the output for the high-pass filter, and Out2 of the 2-way crossover 5104 may comprise the output for the low-pass filter.  The 2-way crossover may be set such that gross seat-to-seat variance in the low frequency range can be addressed with the sound field management concepts, including the correction factors.  The crossover can thus be chosen such that the correction factors (e.g., as gain, delay, and equalization) do not degrade timbre and spatial performance in a range of frequencies, such as the midrange.  The outputs of the low-pass filter (Out2), which may represent the bass from all the channels, may be sent to mixer 5106.  Mixer 5106 may then sum the outputs into a single channel.  The sum of the outputs may be improved or optimized, and redistributed to the various channels.  
Figure 51 shows an example of the two-pronged approach where the audio system includes correction of at least one of the individual channels and global correction.  As shown in Figure 51, the output of mixer 5106 is globally equalized, using a 6-band parametric equalization 5108.  Though a 6-band equalizer is shown, an equalizer with a fewer or greater number of bands may be used.  Further, other types of equalizers may be used.  The output of the 6-band parametric equalization 5108 may be input to the individual channels.  As shown in Figure 51, each of the channels may have correction factors, such as a gain block 5110, delay block 5112, and parametric equalization block 5114.  A single band equalization block may be used.  Alternatively, a multiple band equalization block may be used.  While Figure 51 shows a sequence of a gain block 5110, a delay block 5112, and a parametric equalization block 5114, the blocks merely provide an example configuration.  The blocks may be in any sequence.  Further, one, some or all of the channels may include correction factors.  As shown in Figure 51, the center front channel does not include any correction factors.  In some audio configurations, the center front speaker is in the front dashboard and does not have bass capability (so that the dashboard does not vibrate).  In those instances, lower frequencies may be filtered from the channel.  Further, the channels may include one, some or all of the correction factors.
As shown in Figure 51, the outputs of the correction factor or factors may be input to a mixer 5116.  The mixer 5116 may sum the high and low frequencies for the various channels, and send them to outputs 5118 for the various channels.  As shown in Figure 51, the audio system includes a subwoofer, which receives a low frequency output as well.  The low frequency signal for the subwoofer, similar to other channels, may be optimized using correction factors.
Using the sound field management parameters (including the correction factors) may reduce overall output of the audio system, but it may not reduce total efficiency.  In fact, efficiency may improve using the sound field management parameters.  Since most amp power and speaker excursion is needed for bass reproduction, channels that get attenuated by the sound field management parameters could have smaller amps and/or shorter voice coils.  For example, the total audio system can be made to play louder for a given amount of total amp power and cone-excursion since having 6 (or 7) equal amps driving the 6 (or 7) main speakers (all of which have similar total cone excursions) is not optimum from an efficiency standpoint.
Further, once the front and back seats of the vehicle are more consistent, one may globally equalize the frequency responses for the front seats, and assume that the frequency responses for the back seats will improve as well.  In effect, one approach is to focus on improving the responses for the front seats, and the back seats may “come along for the ride”.  This will make both the front and back sound better since the front seat performance will never have to be compromised to solve gross problems in the back.
Referring to Figure 52, there is shown a block diagram for a sound system configuration which may be improved or optimized using the methodology disclosed in the present application.  Once parameters for an audio system are selected, other audio systems may be configured based on the selected parameters.  For example, in the vehicle context, once parameters are selected for a particular vehicle, such as a particular model, audio systems installed in the particular vehicle may be configured (e.g., programmed) with the parameters without the need to re-test the vehicle.  Specifically, production-line vehicles do not necessarily need to be re-tested, but rather can be programmed with the parameters for the audio system previously determined during testing.
Figure 52 shows a 7-channel audio system.  However, fewer or greater audio channels may be used.  The seven channels may be left front, center front, right front, left side, right side, left rear, and right rear.  The inputs to the seven channels are shown at block 5202.  The seven channels may be sent to a high pass filter 5204 and a low pass filter 5206.  Similar to the 2-way crossover in Figure 51, the high pass filter 5204 and a low pass filter 5206 may filter the incoming signal into two different frequency bands.  Though only a high pass filter and a low pass filter are shown for each of the channels, more than two filters may be implemented to have greater than two frequency bands.  The outputs of the low pass filters 5206 may be sent to a summation block 5208.  One example of a summation block may comprise a mixer, as shown in Figure 51.  The output of the summation block 5208 may be sent to an equalizer 5210.  The equalizer 5210 may include global equalization of the summed low frequency signal.  As discussed above, global equalization may comprise applying one or more filters.  The output of the equalizer 5210 may be sent to the correction factors for the various channels.  
As shown in Figure 52, the correction factors may include delay block 5212, a gain block 5214, and an equalization block 5216.  As discussed above, the sequence of blocks is merely for illustrative purposes.  As discussed above, using the methodology disclosed, the correction factors for the individual channels may be selected to improve at least one metric for the audio system, such as to reduce the seat-to-seat variation in the frequency responses.  Further, equalization may be applied to the higher frequency band, as shown at equalization block 5218.  For example, equalization block 5218 may focus on attempting to equalize a certain frequency range, such as the mid-range frequencies.  The outputs of the high and low frequencies may be sent to a summation block 5220, thereby combining the frequencies.  The output of summation block 5220 may be sent to a filter.  As shown in Figure 52, the filter for the seven channels is high pass filter 5222.  As shown in Figure 52, the high pass filter is included for seven of the speakers.  However, fewer high pass filters, or other filters may be used.  As discussed above, the high pass filters may be used in an audio system, such as a vehicle audio system to reduce door rattle and reduce the chance that the speakers operate outside its preferred operating range, which may cause audible distortion or may damage the speaker.  Similarly, a low pass filter 5224 may be included for the signal to the subwoofer.  As in the high pass filter, the low pass filter may reduce the chance that the subwoofer operates outside its preferred range, such as at too high a frequency range.  Thus, as a general matter, filters may be selected so that the speakers associated with the filter have better performance.  Moreover, Figure 52 shows an audio system with seven main speakers and one subwoofer.  Fewer or greater main speakers may be used.  Moreover, zero or more than one subwoofers may be used.
As discussed above, several parameters may be varied in order to select an improved or optimum audio configuration.  Examples of the parameters include, without limitation, the position of the loudspeakers, the number of loudspeakers, the type of loudspeakers, the listening positions, the correction factors (e.g., delay, parametric equalization, frequency independent gain), etc.  Typically, in a vehicle, the position of the loudspeakers is set.  However, there are instances where the positions of the loudspeakers may vary (e.g., a slight repositioning of the speaker in the door, the rear deck, etc.).  
In addition to these parameters, a crossover filter, such as a high pass, a low pass, a notch filter, or a combination of such filters may filter the signal for one, some or all of the speakers.  Specifically, crossover filter 5222, 5224 may provide an additional degree of freedom by which the performance of at least one metric of the audio system may be improved.  For example, if seat-to-seat variation is of importance, the filters (such as low pass, high pass, notch, or other types of filters) may be another parameter through which the seat-to-seat variation is improved.  As discussed above, the transfer functions may be measured for one, some or all of the listening positions.  A statistical analysis may then be performed using potential values for parameters, such as potential values for the filters, of the system to generate predicted transfer functions.  The statistical analysis may indicate which potential value(s) of the filters improve the metric.  Any statistical analyses discussed herein may be used including, without limitation, (1) consistency of the predicted transfer functions across the multiple listening positions (e.g., mean spatial variance, mean spatial standard deviation, mean spatial envelope (i.e., min and max), and mean spatial maximum average; (2) flatness of the predicted transfer functions (e.g., variance of spatial average, standard deviation of the spatial average, envelope of the spatial average, and variance of the spatial minimum); (3)  differences in overall sound pressure level from seat to seat for the predicted transfer functions (e.g., variance of mean levels, standard deviation of mean levels, envelope of mean levels, and maximum average of mean levels); (4) efficiency of the predicted transfer functions at a single listening position or multiple listening positions (e.g., acoustic efficiency); and (5) output of predicted transfer functions at the single listening position or the multiple listening positions. For example, one statistical analysis examines seat-to-seat variation.  The actual values for the crossover filters may then be selected, either directly from the potential values for the filters which exhibit improvement of the metric, or derived from those potential values of the filters.  The selected values for the crossover filters may then be used in an audio system, such as an audio system for a vehicle.
Merely for illustrative purposes, potential values for high pass filters may include values for the 3dB point (e.g., 50 Hz, 70Hz, or 100Hz) and/or the order of the filter (1st, 2nd, or 3rd order).  Other potential values for the filters may be used.  In the illustrative example, nine potential filters may be analyzed for the statistical analysis.  Similarly, potential values for low pass filter may vary based on the 3dB point (e.g., 100 Hz, 140Hz, or 200Hz) and/or the order of the filter (2nd, 3rd, or 4th order).  Again, the potential values for the filters are merely for illustrative purposes.  Other potential values for the filters may be used, or other types of filters may be used.  
The statistical analysis may analyze the potential filters, such as the potential high pass and low pass filters, based on at least one metric (such as seat to seat variation) in order to determine which potential filter is selected.
The outputs of filters 5222 and 5224 are sent to amplifiers 5226.  The outputs of the amplifiers are then sent to the respective speakers 5228, including left front, center front, right front, left side, right side, left rear, right rear, and subwoofer. 
In the above examples, spatial variance was significantly improved using the low-frequency analysis.  The improvement in spatial variance ranged from a factor of 1.5 to 5.  The improvement in spatial variance was usually accompanied by an improvement in variance of the spatial average and acoustic efficiency.  One way to understand this is to examine the difference between peaks and dips in the modal response of rooms.  Dips tend to be more location dependent than peaks.  This means that dips will tend to cause more seat-to-seat variation and higher spatial variance than the spatially broader peaks.  Thus, optimum solutions tend to be free of dips, which in turn improves variance of the spatial average and the efficiency factor.
Low-frequency analysis may work well with a variety of subwoofer systems, including those having two and four subwoofers.  Low-frequency analysis may improve the performance with predetermined subwoofer locations and predetermined subwoofer number (e.g., a home theater system that has already been set-up such as those in Examples 1 and 2).  Low-frequency analysis may generally perform better when it is free to choose the subwoofer locations, subwoofer number, and/or corrections, such as was discussed in Example 5.
Low-frequency analysis may focus on adjusting one, some, or all of the parameters discussed above including position of subwoofers, number of subwoofers, type of subwoofers, correction factors, or any combination thereof.  Further, low-frequency analysis may focus on adjusting one, some, or all of the correction factors such as adjusting gain, delay and filtering simultaneously.  However, all three correction factors do not need to be optimized to improve system performance.  Finally, the analysis focuses on low-frequency performance; however, any frequency range may be optimized.
The flow charts described in Figures 4-12 and Figure 14 may be performed by hardware or software.  If the process is performed by software, the software may reside in any one of, or a combination of, the hard disk, external disk 548, ROM 530 or RAM 524 in measurement device 520 or a hard disk, external disk, ROM, or RAM in computational device 570.  The software may include an ordered listing of executable instructions for implementing logical functions (i.e., “logic” that may be implemented either in digital form such as digital circuitry or source code or in analog form such as analog circuitry or an analog source such an analog electrical, sound or video signal), may selectively be embodied in any computer-readable (or signal-bearing) medium for use by or in connection with an instruction execution system, apparatus, or device, such as a computer-based system, processor-containing system, or other system that may selectively fetch the instructions from the instruction execution system, apparatus, or device and execute the instructions.  In the context of this document, a “computer-readable medium,” “machine-readable medium,”“propagated-signal” medium, and/or “signal-bearing medium”is any means that may contain, store, communicate, propagate, or transport the program for use by or in connection with the instruction execution system, apparatus, or device.  The machine-readable medium may selectively be, for example but not limited to, an electronic, magnetic, optical, electromagnetic, infrared, or semiconductor system, apparatus, device, or propagation medium.  A non-exhaustive list of the machine-readable medium may include the following: an electrical connection “electronic” having one or more wires, a portable computer diskette (magnetic), a RAM (electronic), a ROM (electronic), an erasable programmable read-only memory (EPROM or Flash memory) (electronic), an optical fiber (optical), and a portable compact disc read-only memory “CDROM” (optical).  The machine-readable medium may also comprise paper or another suitable medium upon which the program is printed, as the program may be electronically captured, via for instance optical scanning of the paper or other medium, then compiled, interpreted or otherwise processed in a suitable manner if necessary, and then stored in a computer and/or machine memory.
While various embodiments of the invention have been described, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that many more embodiments and implementations are possible within the scope of the invention.  Accordingly, the invention is not to be restricted except in light of the attached claims and their equivalents.
3. Brief Description of Drawings
The invention can be better understood with reference to the following drawings and description.  The components in the figures are not necessarily to scale, emphasis instead being placed upon illustrating the principles of the invention.  Moreover, in the figures, like referenced numerals designate corresponding parts throughout the different views.
Figure 1 is a pictorial representation of the first four axial modes for a single room dimension for an instant in time.
Figure 2 is a pictorial representation of the first four axial modes shown in Figure 1 and location for a loudspeaker and listener (smiley face) and two additional listening positions at 1 and 2.
Figure 3 is an example of a multi-subwoofer multi-receiver scenario in a room.
Figure 4 depicts a room having multiple potential subwoofer locations, multiple listening positions, and sound system.
Figure 5 depicts an example sound system 500, measurement device 520, and computational device 570.
Figure 6 is a flow chart of a scheme for improving the low-frequency performance of a sound system.
Figure 7 is an expanded block diagram of block 602 from Figure 6 depicting the selection of sound system parameters.
Figure 8 is an expanded block diagram of block 604 from Figure 6 depicting the input of transfer functions.
Figure 9 is an expanded block diagram of block 606 from Figure 6 depicting modification of the transfer functions.
Figure 10 is a table of illustrative transfer functions and calculations for various statistical analyses that may be performed in block 608 from Figure 6.
Figure 11 is an expanded block diagram of block 608 from Figure 6 depicting statistical analyses for acoustic efficiency and mean spatial variance.
Figure 12 is an expanded block diagram of block 608 from Figure 6 depicting statistical analyses for acoustic efficiency and variance of the spatial average
Figure 13 is a table of illustrative solution sets for selected parameters generated in response to a statistical analysis.
Figure 14 is an expanded block diagram of block 612 from Figure 6 depicting the implementation of values for the selected solution in the sound system.
Figure 15 is an example of a layout of a listening room in Example 1.
Figure 16 is a graph of low frequency performance for the listening room in Example 1 without low frequency optimization.
Figure 17 is a graph of predicted low frequency performance for the listening room in Example 1 with low frequency optimization.
Figure 18 is an example of a layout of a dedicated home theater system in Example 2.
Figure 19 is a graph of low frequency performance for the dedicated home theater system in Example 2 without low frequency optimization.
Figure 20 is a graph of predicted low frequency performance for the dedicated home theater system in Example 2 with low frequency optimization.
Figure 21 is an example of a layout of a family room home theater system in Example 3.
Figure 22 is a graph of low frequency performance for the family room home theater system in Example 3 without low frequency optimization and with only the front two subwoofers active (subwoofers 1 and 2 shown in Figure 21).
Figure 23 is a graph of predicted low frequency performance for the family room home theater system in Example 3 with low frequency optimization applied to the front two subwoofers (subwoofers 1 and 2 shown in Figure 21).
Figure 24 is a graph of predicted low frequency performance for the family room home theater system in Example 3 with low frequency optimization applied to the four subwoofers in the system (subwoofers 1, 2, 3, and 4 shown in Figure 21).
Figure 25 is an example of a layout of an open room home theater system in Example 4.
Figure 26 is a graph of low frequency performance for the open room home theater system in Example 4 without low frequency optimization and with only subwoofer 1 shown in Figure 25 active.
Figure 27 is a graph of predicted low frequency performance for the open room home theater system in Example 4 with low frequency optimization used to determine that subwoofer locations 1, 2, 4, and 5 shown in Figure 25 are optimum.
Figure 28 is an example of a layout of an engineering listening room in Example 5.
Figure 29 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 without low frequency optimization and with only subwoofer 1 shown in Figure 28 active.
Figure 30 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 with low frequency optimization for one active subwoofer.
Figure 31 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 without low frequency optimization with the two front corner subwoofers active (subwoofers 1 and 3 shown in Figure 28).
Figure 32 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 with low frequency optimization for two active subwoofers.
Figure 33 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 without low frequency optimization using a four-corner subwoofer configuration (subwoofers 1, 3, 5, and 7 shown in Figure 28).
Figure 34 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 with low frequency optimization using a four-corner subwoofer configuration (subwoofers 1, 3, 5, and 7 shown in Figure 28).
Figure 35 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 without low frequency optimization using a four-midpoint subwoofer configuration (subwoofers 2, 4, 6, and 8 shown in Figure 28).
Figure 36 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 with low frequency optimization using a four-midpoint subwoofer configuration (subwoofers 2, 4, 6, and 8 shown in Figure 28).
Figure 37 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 with low frequency optimization determining an optimum four-subwoofer configuration based on using spatial variance as the ranking factor (subwoofers 2, 5, 6, and 7 shown in Figure 28).
Figure 38 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 with low frequency optimization determining an optimum four-subwoofer configuration based on using spatial variance and variance of the spatial average as the ranking factors (subwoofers 1, 5, 6, and 7 shown in Figure 28).
Figure 39 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 with low frequency optimization determining an optimum four-subwoofer configuration based on using spatial variance and acoustic efficiency as the ranking factors (subwoofers 1, 5, 6, and 7 shown in Figure 28).
Figure 40 is a graph ranking the solutions by spatial variance for the low frequency performance in Figures 29-39.
Figure 41 is a graph of predicted low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 using four-corner subwoofer configuration (subwoofers 1, 3, 5, and 7 shown in Figure 28) with gain and delay being optimized.
Figure 42 is a graph of measured low frequency performance for the engineering listening room in Example 5 using four-corner subwoofer configuration (subwoofers 1, 3, 5, and 7 shown in Figure 28) with gain and delay being optimized.
Figure 43 is a graph of a predicted low frequency response in a typical sedan automobile with speakers in the front doors and the rear deck speakers driven “equally”.
Figure 44 is a graph of a predicted low frequency response in a typical sedan automobile with speakers in the front doors and the rear deck optimized using sound field management.
Figure 45 is a graph of a predicted low frequency response in a typical sedan automobile with speakers in all four doors and the rear deck speakers driven “equally”.
Figure 46 is a graph of a predicted low frequency response in a typical sedan with speakers in all four doors and the rear deck optimized using sound field management.
Figure 47 is a graph of a predicted low frequency response of a Sport Utility Vehicle (SUV) “benchmark” set up.
Figure 48 is a graph of a predicted low frequency response of an SUV after optimizing using sound field management.
Figure 49 is a graph of an actual frequency response using a single microphone at each seat for the SUV in Figure 47.
Figure 50 is a graph of an actual frequency response using the microphone array at each seat for the SUV in Figure 47.
Figure 51 is a block diagram for a 7-channel sound system configuration which may be improved or optimized.  
Figure 52 is another block diagram for a 7-channel sound system configuration which may be improved or optimized.
1. A method for selecting a configuration for an audio system in a vehicle, the method comprising:
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for the vehicle; 
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
determining potential configurations of the audio system for the vehicle;
modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting a configuration based on the statistical analysis.
2. The method of claim 1, further comprising configuring an audio system in a vehicle based on the selected configuration.
3. An audio system in a vehicle, the audio system configured based on the configuration of claim 1.
4. A machine readable medium having software for causing a machine to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for a vehicle; 
instructions for recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
instructions for determining potential configurations of the audio system for the vehicle;
instructions for modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions;
instructions for statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle.
5. A method for selecting a configuration for an audio system in a vehicle, the method comprising:
recording transfer functions at at least one listening position in the audio system for the vehicle;
determining potential configurations of the audio system for the vehicle;
modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing the predicted transfer functions; and
selecting a configuration for the vehicle based on the statistical analysis.
6. The method of claim 5, further comprising configuring an audio system in a vehicle based on the selected configuration.
7. An audio system in a vehicle, the audio system configured based on the configuration of claim 5.
8. An audio system in a vehicle comprising a configuration, the configuration selected based on a method comprising:
recording transfer functions at at least one listening position in the audio system for the vehicle;
determining potential configurations of the audio system for the vehicle;
modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing the predicted transfer functions; and
selecting a configuration for the vehicle based on the statistical analysis.
9. A machine readable medium having software for causing a machine to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for storing transfer functions recorded at at least one listening position in an audio system for a vehicle;
instructions for determining potential configurations for the audio system in the vehicle;
instructions for modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions; and
instructions for statistically analyzing the predicted transfer functions.
10. A method for selecting at least one correction factor for an audio system in a vehicle, the method comprising:
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for the vehicle; 
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
modifying the transfer functions based on potential correction factors in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting a correction factor based on the statistical analysis.
11. The method of claim 10, further comprising configuring an audio system in a vehicle with the selected correction factor.
12. The method of claim 10, where the at least one correction factor comprises delay, gain, and/or filtering.
13. An audio system in a vehicle, the audio system configured based on the configuration of claim 10.
14. An audio system in a vehicle comprising a configuration, the configuration selected based on a method comprising:
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for the vehicle;
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
modifying the transfer functions based on potential correction factors in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting a correction factor for the audio system based on the statistical analysis.
15. The method of claim 14, where the at least one correction factor comprises delay, gain, and/or filtering.
16. A machine readable medium having software for causing a computer to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for a vehicle;
instructions for recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
instructions for modifying the transfer functions based on potential correction factors in order to generate predicted transfer functions;
instructions for statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
instructions for selecting a correction factor based on the statistical analysis.
17. A method for selecting at least one loudspeaker location from potential loudspeaker locations in an audio system for a vehicle comprising:
determining the potential loudspeaker locations for the vehicle;
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at the potential loudspeaker locations for the vehicle; 
recording transfer functions at a plurality of listening positions for the generated acoustic signals;
modifying the transfer functions based on the potential loudspeaker locations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting at least one loudspeaker location for the vehicle based on the statistical analysis.
18. An audio system in a vehicle, at least one loudspeaker in the audio system configured based on the at least one loudspeaker location selected in claim 17.
19. A machine readable medium having instructions for causing a machine to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for determining potential loudspeaker locations in the audio system for a vehicle;
instructions for generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at the potential loudspeaker locations for the vehicle; 
instructions for recording transfer functions at a plurality of listening positions for the generated acoustic signals;
instructions for modifying the transfer functions based on the potential loudspeaker locations in order to generate predicted transfer functions;
instructions for statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions of the vehicle.
20. A method for selecting a number of speakers for an audio system in a vehicle, the method comprising:
recording transfer functions at at least one listening position for the vehicle;
determining at least one potential number of speakers;
modifying the transfer functions based on the potential number of speakers in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing the predicted transfer functions; and
selecting the number of speakers for the vehicle from the potential number of speakers based on the statistical analysis.
21. A machine readable medium having software for causing a computer to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for recording at least one potential number of speakers for a vehicle;
instructions for recording transfer functions at at least one listening position for the vehicle;
instructions for modifying the transfer functions based on the potential number of speakers in order to generate predicted transfer functions; and
instructions for statistically analyzing the predicted transfer functions.
22. In an audio system comprising multiple speakers and at least one listening position for a vehicle, a method for selecting at least one type of speaker for the audio system comprising:
determining potential types of speakers for use with the vehicle;
recording transfer functions at the listening position for the vehicle with the potential types of speaker in a plurality of potential speaker locations;
modifying the transfer functions based on the potential types of speakers and based on the potential speaker locations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing the predicted transfer functions; and
selecting at least one type of speaker for the vehicle based on the statistical analysis.
23. A machine readable medium having software for causing a computer to execute a method, the machine readable medium comprising:
instructions for determining potential types of speakers for use in a vehicle;
instructions for recording transfer functions at a listening position for the vehicle with the potential types of speaker in a plurality of potential speaker locations;
instructions for modifying the transfer functions based on the potential types of speakers and based on the potential speaker locations in order to generate predicted transfer functions;
instructions for statistically analyzing the predicted transfer functions.
24. An audio system comprising at least one crossover filter, the crossover filter selected based on a method comprising:
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations; 
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions;
modifying the transfer functions based on potential crossover filters in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting a crossover filter for the audio system based on the statistical analysis.
25. The audio system of claim 24, where the audio system is in a vehicle.
26. The audio system of claim 25, where the audio system comprises a plurality of speakers; and
where the crossover filters associated with each speaker are selected based on the method.
27. The audio system of claim 24, where the potential crossover filters vary based on 3dB down point and order of the filters.
28. A method of selecting a crossover filter for an audio system, the method comprising: 
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations; 
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions;
modifying the transfer functions based on potential crossover filters in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting the crossover filter for the audio system based on the statistical analysis.
1. Abstract 
A method for selecting a configuration for an audio system in a vehicle, the method comprising:
generating acoustic signals from at least one loudspeaker placed at potential loudspeaker locations for the vehicle; 
recording transfer functions for the generated acoustic signals at a plurality of listening positions for the vehicle;
determining potential configurations of the audio system for the vehicle;
modifying the transfer functions based on the potential configurations in order to generate predicted transfer functions;
statistically analyzing across at least one frequency of the predicted transfer functions for the plurality of listening positions for the vehicle; and
selecting a configuration based on the statistical analysis.
2. Representative Drawing 
none
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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