[發明專利]一種補償小空間聽音聲環境的均衡信號處理方法

有效

• 申請號: 201210079029.4
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102592606A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 陳國欽;詹仁輝
• 申請（專利權）人: 福建師范大學福清分校
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于室內聲信號處理技術，涉及利用數字信號處理（DSP）室內聲信號的方法。?

背景技術

室內聲信號用于聽音包括兩部分信號組成：一是聲源直接傳達到接收位置的直達聲，它隨傳輸距離增大而衰減；二是聲源激勵起的室內聲環境駐波，它穩定分布于室內。聲環境駐波直接影響聽音的質量。

對于實際聽音空間，需要的是符合要求的室內聲場。音樂廳和電影院是人們知道的專業大廳堂，都經過專業的建筑聲學設計，但作為人們日常用于聽音的空間都是小空間，通常都沒有建筑聲學設計，存在兩方面的現狀：一是由于小空間聲環境激勵起的駐波分布中，低頻段（通常500Hz以下）是稀疏的駐波分布，容易造成語音“聲染色”缺陷，高頻段雖有密集的駐波分布，但由于房間自由聲程短而幾乎不存在混響聲，所以很難用建筑聲學設計出大廳堂的良好擴散聲場，而且日常小聽音空間也不適于象廣播大樓的小聲用房進行低頻駐波控制的建筑聲學設計。二是日常小聽音空間在實際使用中以直達聲為主要聽音信號，即前方表達聲像變化的主揚聲器和表達環境效果的環境揚聲器，更多地迎合聽眾對聲像表達的關注，而對聲環境反射聲的影響有所忽略了。此外，通常在節目制作時，日常小聽音空間聽兩聲道音樂時，人聲唱歌聲像定位于中間，看環繞聲AV節目時，對話語音也是定位于中間（有的加中間揚聲器的系統，語音由其播放）。

綜上述，小空間聽音聲場可能的最大缺陷就是低頻段的語音“聲染色”失真，一旦出現將影響音樂或AV節目在低頻段重要信息的保真，尤其語音。如果能獲得一種補償聲環境的適當信號，在室內適當方式傳播（如應用一種波前合成的聲還原技術，它是基于波動理論并由揚聲器矩陣來產生波前。波前合成技術可以調整子虛聲源的位置，甚至可以將子虛聲源調到揚聲器陣列無限遠，產生出聲壓和傳播距離無關的平面波，使整個聆聽區域達到均勻的響度分布。），將可以均衡聲環境激起的低頻段稀疏駐波對語音的聽音影響。

發明內容

為了解決上述聲系統中的室內聲環境問題，本發明給出了一種集成式的基于AR模型的室內聲信號的數字信號處理（DSP）方法，用于獲得均衡補償聲環境激起的駐波信號低頻段稀疏駐波的播放信號。

本發明采用以下方案實現：一種補償小空間聽音聲環境的均衡信號處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：從電聲系統對室內聲環境輸入激勵信號，獲取室內聲環境的脈沖響應信號，并轉換成數字信號，該數字信號即室內沖擊響應信號y(n)?；

步驟2：根據駐波數估算結論：

計算階數p=2dN，式中f為估算某個頻率，λ為相應波長，dω為估算的帶寬，c為聲速，，V為室內容積，S為室內總表面積；

步驟3：利用基于自相關的線性預測算法：獲得室內聲環境AR模型的p階結構參數，式中e(n)稱為殘差,?為室內聲環境AR模型p階結構參數：

步驟4：設在z域，室內輸入聲源信號為x(z)，輸出為y(z)，根據階數p和室內聲環境AR模型p階結構參數確立室內聲環境的AR模型，構成的相應全極點濾波器結構的系統傳遞函數：

??????????????????????；

步驟5：獲取室內輸入聲源信號x(z)后，基于所述系統傳遞函數建立補償小空間聽音聲環境的均衡信號處理算法如下：

則C(z)就是對聲環境駐波較在相應頻段的有效均衡補償信號。

在本發明一實施例中，所述的輸入激勵信號為白噪聲脈沖。

本發明的有益效果是：

1、由于采用基于模型的數字信號處理方式，可以基于形成室內聲信號的算法集成，便于嵌入到電聲系統中。解決了吸聲結構裝修影響使用和不利長期維護的問題，而且使室內的影響納入可控的范圍。解決建筑聲學的聲場語音聽音保真和混響調節問題。

2、由于采用了DSP構架，具有高度的靈活性，可以實時修改，因而實時性強。解決了建筑聲學裝修的效果固定、適用性不強的問題。可應用于家庭影院、卡拉OK、會議室、廣播大樓等小聲學用房的聲系統進一步改造研發中。

附圖說明

圖1?是本發明系統算法實現框圖；

圖2?是本發明獲取向聽音區播放的均衡補償信號算法結構；

圖3?是本發明的基于均衡補償算法的混響處理應用方案；

圖4是小室內沖擊響應、頻率響應和616極點模型的頻率響應仿真處理結果示意圖。