[發明專利]一種基于連續聲源概念的三維局部空間聲場重放方法

有效

• 申請號: 201110131392.1
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN102333265A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 饒維;邱小軍
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H04R3/00
• 分類號: H04R3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于連續聲源概念的三維局部空間聲場重放方法。

背景技術

利用揚聲器陣列可以讓聽者在一個虛擬聲環境中聽到各個方向的聲音，感覺像處在真實空間環境中一樣?，F有的聲場重放方法主要包括球諧函數展開法和波場合成(WFS)法。這兩種方法雖然能在聽音區域準確地重放聲場，但存在一定問題：球諧函數展開法在求聲源驅動時需要進行矩陣求逆運算，而當該矩陣條件數較大時會使求解到的聲源驅動不準確，從而引起較大重放誤差；波場重建WFS方法基于K-H積分方程，需要很多的重放聲源，實現起來比較困難，現有WFS系統一般都只考慮二維聲場重放，即二維聲場重建技術。同時WFS方法由于空間混疊和靜止相位假設引入了額外的誤差。

經對現有技術文獻的檢索發現，Wu?Y.，Abhayapala?T.在《IEEE?Transactions?onAudio，Speech?and?Language?Processing》(17(2009)：107-116)上撰文“Theory?anddesign?of?soundfield?reproduction?using?theoretical?continuous?loudspeaker”提出利用連續揚聲器概念進行聲場重建，該方法通過連續揚聲器假設，給出了重建聲源的驅動函數，并用數值模擬仿真了其可行性，但該方法僅針對二維局部空間的聲場重建。

現有技術文獻中的中國專利公開號：CN?101251414A，名稱為“采用波疊加法重建循環平穩聲源的方法”，該技術通過對用傳聲器陣列采集得到的全息測量面上聲源信號的重建，可以分析任意外形的循環平穩聲源，但是該方法僅能重建循環平穩聲源，而不能在一個區域內重建聲場。在進一步檢索中，尚未發現與本發明主題相同或者相類似的文獻報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種三維局部空間的聲場重放方法。本發明基于連續聲源的概念，通過三維空間球諧函數展開的手段重建聲場，適用于任何形式的聲源。與球諧函數展開法相比，該方法避免了矩陣求逆以及由此可能引起的誤差問題，擴大了重放區域；與WFS方法相比，該方法在包含重放中心的小區域內提高了重放準確度。

本發明通過以下技術方案實現，本發明將擬重放聲場和連續分布的重放聲源產生的重放聲場展開成球諧函數的形式，通過匹配球諧函數的系數來獲取連續分布的重放聲源的驅動函數，然后對連續聲源及其驅動函數進行離散化，得到實際離散重放聲源陣列的驅動函數，將驅動函數饋給重放聲源進行聲場重放。

本發明具體包括以下步驟：

第一步，設置一個重放頻率f和擬重放聲場S^d(x，k)(x為空間任意一點的位置矢量，k＝2πf/c₀，c₀為空氣中的聲速，一般取344m/s)，一個半徑為r的球形重放區域和一個半徑為R的布放重放聲源的球面。擬重放聲場可以是由任何形式的聲源產生的；要求重放區域內沒有任何聲源和散射體，布放重放聲源的球面與球形重放區域球心相同并且R＞r；

第二步，確定截斷階數N以及重放聲源的個數Q，按(1)式計算：

其中表示不小于x的最小整數。

第三步，計算重放聲源的驅動，本發明給出重放聲源的驅動函數按(2)式計算：