[發明專利]利用二次剩余序列設置揚聲器陣列的方法及裝置

無效

• 申請號: 200410044849.5
• 申請日: 2004-06-04
• 公開（公告）號: CN100521817C
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 沈勇;江超;徐小兵;張素珍
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H04R1/40
• 分類號: H04R1/40;H04R3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙）
• 代理人: 成立珍

技術領域

本發明涉及揚聲器陣列的設置方法。即通過信號處理的方法改進揚聲器陣列的指向性，使其在低頻和高頻時都有較好的指向性。

背景技術

<一>揚聲器陣列

在科技不斷創新的二十一世紀，為滿足人們對高品質視聽娛樂的新需求，越來越多的大型廳堂、場館如雨后春筍般出現。由于單個揚聲器難以達到所需和理想的聲壓級，所以，在這些大型場館及某些室外場所(如體育場、露天廣場)，大型聲重放系統(以多個揚聲器組成的揚聲器陣列)就成為了必然的選擇。

與傳統的聲重放系統相比，大型揚聲器陣列聲重放系統有著如下優點：

(1)可以產生足夠的聲壓級，以滿足大型場館及露天演出的需求；

(2)多揚聲器間的干涉效應使得低頻時的指向性更加容易控制，可以使能量更多地投射到觀眾席，以提升聲重放系統的效率；

(3)在高混響環境內，可抑制反射聲，提高語音的清晰度；

(4)可使近場區和遠場區的聲壓不均勻度減小，使全場觀眾都能獲得良好的聽音效果。

以上種種優點，都使得大型多揚聲器聲重放系統得到了廣泛的應用。

然而，用多個揚聲器組陣卻又存在著許多無法回避的缺陷。這是因為，多揚聲器之間的干涉會產生指向性圖，而這種指向性圖是頻率的函數。在高頻時，這種指向性圖的主瓣變窄并會產生旁瓣，且這些旁瓣對于頻率的變化非常敏感，很難處理，這就使得聲場的分布極不均勻，從而令揚聲器陣列的應用受到很大的局限。大型多揚聲器聲重放系統的輻射問題是多年以來電聲領域迫切需要卻又難以解決的問題。

<二>現有技術

為了克服高頻時指向性圖的主瓣變窄并會產生旁瓣，并對頻率變化非常敏感使得聲場的分布極不均勻的不足，Klepper?David?L.，Steele?Douglas?W.，“ConstantDirectional?Characteristics?from?a?Line?Source?Array，”J.A.E.S，volume?11?Number?3pp.198202；July?1963(揚聲器陣列的方向特征)，使用電學或聲學濾波器，濾掉部分單元的高頻。

Keele，Jr.，D.B.，“Effective?Performance?of?Bessel?Arrays，”J.A.E.S，Volume?38Number?10pp.723·748；October?1990.(貝塞爾陣列)介紹了貝塞爾陣列，采用不同源強疊加，每個源強正比于貝塞爾函數。

Menno?Van?Der?Wal，et?al，“Design?of?Logarithmically?Spaced?Constant-Directivity?Transducer?Arrays，”J.Audio?Eng.Soc.，vol.44，pp.497-507，(1996?June).(對數空間陣列的設計)以對數間距排列揚聲器陣列。

Jiang?Chao，Shen?Yong，“An?Omin-directivity?Sound?Source?Array，”Mo.P2.11，The?18th?International?Congress?On?Acoustics，Kyoto，Japan，April?2004.(全指向性聲源陣列)，采用sinc函數的源強疊加。

上述提出的方法均為了解決大型聲重放系統(以多個揚聲器組成的揚聲器陣列)存在的不足之處，但還缺乏理想的解決方案，或者設計過于復雜，或者指向性圖仍不均勻等不足，或者聲輻射效率過低。

二次剩余(quadratic?residue)序列是一種數學上的序列，該序列由以下公式決定：

d_n＝n²?mod?N。其中d_n為序列的第n個元素，N為序列長度，mod表示取模。比如當N＝7時：