[發明專利]用于混響時間延長的裝置、方法和電聲系統

有效

• 申請號: 201280054539.4
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN103907151A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 勒內·羅迪加斯特
• 申請（專利權）人: 弗蘭霍菲爾運輸應用研究公司
• 主分類號: G10K15/12
• 分類號: G10K15/12
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及用于混響時間延長的裝置、方法和電聲系統。

背景技術

從音響(acoustic)角度來看，房間(room，空間)對于不同的應用可能并不是最適合的。因此，音樂演出通常需要某些混響以聽起來很好。另一方面，當房間太混響時，揚聲器可能部分地未得到理解。因此，借助混響系統的混響時間的自適應是有用的。

例如，在劇院、會議中心、天文館、研究室、多功能廳中，對于不同的情況，可能需要不同的音響條件，特別是，關于混響時間的不同要求成為必要的。為了影響混響時間，可使用用于混響時間延長的電聲系統。該系統可結合入到現有的音樂廳中，然而，當構建相應大樓和大廳時(例如，在展館構建中)設置用于混響時間延長的電聲系統也可有用。出于娛樂目的，也可期望用于音頻再現的混響時間延長。

在下面，將更加詳細地討論波場合成技術。波場合成(WFS)已經在代爾夫特理工大學進行了研究并且在80年代后期首次提出(Berkhout,A.J.；de?Vries,D.；Vogel,P.:Acoustic?control?by?Wave-field?Synthesis.JASA93,1993)。

由于該方法中關于計算能力和傳輸速率的巨大要求，波場合成迄今難以在實踐中應用。只有如今在微處理器技術和音頻編碼領域中的發展允許在特定應用中使用本技術。在專業領域中的首批產品有望在明年出現。WFS的基本思想基于波動理論的惠更斯原理的應用。

通過波捕獲的每個點為以球形或圓形傳播的元波的起點。應用于音響，任何形式的入射波陣面可通過彼此相鄰(以所謂的揚聲器陣列)排布的大量揚聲器來再現。在再現單獨的點源并且揚聲器為線性陣列的最簡單的情況下，必須利用時間延遲和振幅縮放來饋送每個揚聲器的音頻信號，從而使單獨的揚聲器的輻射聲場被正確地疊加。對于幾個聲源，分別計算每個源對每個揚聲器的貢獻，并且將所產生的信號相加。在具有反射墻的房間中，反射也可經由揚聲器陣列再現為另外的源。因此，計算工作量在很大程度上取決于聲源的數量、錄音室反射特性和揚聲器的數量。

該技術的優點尤其在于跨越再現房間的大范圍的自然空間聲音印象是可以的。與已知技術相比，聲源的方向和距離非常精確地再現。在一定程度上，虛擬聲源甚至可位于實際揚聲器陣列與收聽者之間。

因此，通過波場合成(WFS)技術，可為大范圍的收聽者獲得良好的空間聲音。正如上文所述，波場合成基于惠更斯原理，根據惠更斯原理，波陣面可通過疊加元波來形成并構建。根據數學上精確的理論描述，將必須使用在無限小距離處的無限數量的源來產生元波。然而，實際上，使用在彼此相距有限小距離處的有限數量的揚聲器。根據WFS原理來控制具有來自虛擬源的音頻信號(具有特定延遲和特定電平)的這些揚聲器的每一個。電平和延遲對于所有揚聲器通常是不同的。

正如上文所述，波場合成系統基于惠更斯原理來操作且通過多個單獨的波重構例如排布在相距收聽者特定距離處的虛擬源的給定波形。因此，波場合成算法從揚聲器陣列接收關于單獨的揚聲器的實際位置的信息以隨后計算該單獨的揚聲器的分量信號，隨后該揚聲器最終必須輻射該分量信號，從而對于收聽者，來自單獨的揚聲器的揚聲器信號與其它活躍的(active，激活的)揚聲器的揚聲器信號的疊加執行重構，從而收聽者具有以下印象：他沒有接觸到(exposed?to，暴露于)來自許多單獨的揚聲器的聲音而只是接觸到來自在虛擬源的位置處的單個揚聲器的聲音。

對于在波場合成設置中的幾個虛擬源，計算每個虛擬源對每個揚聲器的貢獻(即，第一揚聲器的第一虛擬源、第一揚聲器的第二虛擬源的分量信號等)以隨后將分量信號相加，以最終獲得實際的揚聲器信號。在例如三個虛擬源的情況下，所有活躍的揚聲器的揚聲器信號的疊加對于收聽者將具有以下效果：收聽者不會具有他接觸到來自大的揚聲器陣列的聲音而是他聽見的聲音只源于位于特定位置處的三個聲源(等同于虛擬源)的印象。

實際上，執行分量信號的計算的主要原因在于，根據虛擬源的位置和揚聲器的位置，在特定時間處提供具有延遲和縮放因子的分配給虛擬源的音頻信號，以獲得虛擬源的延遲的和/或縮放的音頻信號，當只存在一個虛擬源時，該延遲的和/或縮放的音頻信號直接表示揚聲器信號，或者，在與所考慮的揚聲器的來自其它虛擬源的更多分量信號相加之后，該延遲的和/或縮放的音頻信號對所考慮的揚聲器的揚聲器信號有貢獻。