[發(fā)明專利]一種用于測量房間聲學參數(shù)的系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN102928067A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 黃坤朋;陳瑞祥
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;國光電器股份有限公司
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 廣州中浚雄杰知識產權代理有限責任公司 44254
• 代理人: 張少君

技術領域

本發(fā)明涉及聲學領域，尤其是一種用于測量房間聲學參數(shù)的系統(tǒng)及方法。

背景技術

隨著人們對音質要求的提高，開始對普通的房間進行聲學考慮，比如通過進行聲學裝修或是調整房間內的音響特性使聲音特性滿足所需要求。工程技術人員進行聲學改造需要基于聲學參數(shù)的獲得，例如早期混響時間EDT、混響時間T30、頻率響應等等。但聲學參數(shù)的測量需要專業(yè)的儀器設備，價格昂貴，且由于其專業(yè)性和復雜性，最初僅應用于音樂廳和體育館等大空間中，很少應用于中小型房間中。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題之一是提供一種用于測量房間聲學參數(shù)的系統(tǒng)，成本價格低，操作簡單，能夠廣泛應用在普通房間的聲學參數(shù)測量。

本發(fā)明所要解決的技術問題之二是提供一種用于測量房間聲學參數(shù)的系方法，成本價格低，操作簡單，能夠廣泛應用在普通房間的聲學參數(shù)測量。

為解決上述技術問題之一，本發(fā)明的技術方案是：一種用于測量房間聲學參數(shù)的系統(tǒng)，包括：

用于信號處理的控制器/浮點運算器；

用于產生激勵聲源信號最大長度MLS序列的激勵聲源序列產生模塊；

用于求解脈沖響應信號的脈沖響應信號求解模塊；

用于求解房間聲學參數(shù)的房間聲學參數(shù)求解模塊；

用于優(yōu)化房間聲學特性的聲學特性優(yōu)化模塊。

作為改進，所述激勵聲源序列產生模塊可依據(jù)房間混響的預估值產生14、15、16和17階四種階數(shù)的MLS信號；所述脈沖響應信號求解模塊根據(jù)激勵聲源序列產生模塊產生的激勵信號階數(shù)，在44.1KHz的默認采用頻率中對應有0.37秒、0.74秒、1.49秒和2.97秒四種長度的房間脈沖響應。

作為改進，所述房間聲學參數(shù)包括早期混響時間EDT、混響時間T30和測量點的頻率響應特性。

作為改進，所述聲學特性優(yōu)化模塊根據(jù)房間大小、聲學參數(shù)和用戶需求，給出房間在何種頻率范圍需要調整，以及調整的吸聲量大小。

作為改進，所述MLS序列是一種數(shù)字偽隨機序列，每一個時間采樣點的值為“1”或“0”，若階數(shù)為N，序列的采樣點總數(shù)為2N-1個，序列的時間長度則為（2N-1）/44100（秒）；四種階數(shù)的MLS信號已經預先計算得到，并已經驗證其用于脈沖響應測量的有效性，算法在運行時可直接從存儲器上加載。

為解決上述技術問題之二，本發(fā)明的技術方案是：一種用于測量房間聲學參數(shù)的方法，在測量時根據(jù)混響的預估值選擇其中一種階數(shù)的MLS序列經數(shù)/模轉換饋給揚聲器播放，連續(xù)的重復播放次數(shù)為M次；同時，傳聲器撿拾經房間發(fā)射、吸收后的信號，經模/數(shù)轉換后進行一些列的信號處理運算，包括：脈沖響應求解、聲學參數(shù)求解和聲學特性優(yōu)化求解。

作為改進，已編寫好的MLS序列存儲于外部存儲器中，序列的階數(shù)根據(jù)房間混響時間估值有14、15、16和17階四種，在默認采樣頻率44.1kHz時對應四種脈沖響應長度：0.37秒、0.74秒、1.49秒和2.97秒。所述MLS序列是一種數(shù)字偽隨機序列，每一個時間采樣點的值為1”或“0”，若階數(shù)為N，序列的采樣點總數(shù)為2N-1個，序列的時間長度則為（2N-1）/44100（秒）。本發(fā)明根據(jù)中小型房間中可能出現(xiàn)的混響時間長度，算法中存在可供選擇的四種階數(shù)，并且為了優(yōu)化算法在處理器中的計算速度，四種階數(shù)的MLS信號已經預先計算得到，并已經驗證其用于脈沖響應測量的有效性，算法在運行時可接從存儲器上加載。

作為改進，房間脈沖響應求解具體為：傳聲器撿拾的信號經經M次平均可降低誤差，平均后根據(jù)所用的MLS激勵信號類型，調用已存儲好的排序方法進行第一次排序，進行Hadmard運算，再進行第二次排序，最后根據(jù)已知的揚聲器和傳聲器特性進行修正得到房間的脈沖響應。因為所涉及的兩次排序操作與激勵信號序列MLS的樣式有關，因此本發(fā)明對四種階數(shù)的排序方法都進行了計算，得到四對共八個排序序列，并存儲于外部存儲器中；當求解房間脈沖響應算法運行時，加載相應階數(shù)的一對排序序列。

作為改進，根據(jù)計算得到的房間脈沖響應可求房間的聲學參數(shù)，包括早期混響時間EDT和混響時間T30的求解，在獲得房間脈沖響應信號的基礎上進行；具體為：首先采用施羅德后向積分算法，把脈沖響應信號轉換成聲能量衰變曲線的形式；根據(jù)能量曲線從0分貝衰減到-10分貝的斜率，推導衰減到-60分貝的時間，此為EDT；根據(jù)曲線從-5貝衰減到-35分貝，推導衰減到-60分貝的時間，此為30；用戶根據(jù)需要選擇使用EDT或T30，默認使用EDT；頻率響應特性曲線則是對脈沖響應做快速傅立葉變換(FFT），得到脈沖響應在頻域上的特性。