[發明專利]一種基于波場合成和波場分析的聲重放方法及系統

有效

• 申請號: 201310024909.6
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103945308A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 付強;李娟;顏永紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所;北京中科信利技術有限公司
• 主分類號: H04R5/00
• 分類號: H04R5/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

1.一種基于波場合成和分析的聲重放方法，所述方法包含：

步驟101）分別利用波場分析記錄錄音房間的第一聲場和聽音房間的第二聲場；

步驟102）采用波域變換公式對測量到的第一聲場和第二聲場進行空域分解，得到第一波域分解后的信號和第二波域分解后的信號；

步驟103）將第一波域分解后的信號傳遞至聲場重建一端，采用波場合成初步重建錄音房間所錄制的聲場；

步驟104）依據第二波域分解后的信號采用單通道逆濾波補償聽音房間反射信號對初步重建的錄音房間所錄制的聲場的影響，得到最終重建的錄音房間所錄制的聲場；

其中，所述波域變換公式為：

其中，表示P(α,R,ω)關于方位角α的傅里葉分解系數；表示V_r(α,R,ω)關于方位角α的傅里葉分解系數；表示入射波場圓諧函數展開系數；表示出射波場圓諧函數展開系數；和分別為v階第一類、第二類漢克爾函數；為v階第一類、第二類漢克爾函數的導數；c表示空氣中聲速。

2.根據權利要求1所述的基于波場合成和分析的聲重放方法，其特征在于，所述步驟101）進一步包含：

步驟101-1）采用錄音房間錄音區域的圓環陣列測量環繞聽音區域的閉合曲線上聲壓和聲壓梯度得到第一聲場；

步驟101-2）采用聽音房間重建區域的圓環陣列測量環繞聽音區域的閉合曲線上聲壓和聲壓梯度得到第二聲場。

3.根據權利要求1所述的基于波場合成和分析的聲重放方法，其特征在于，步驟103）所述波場合成進一步包含：

步驟201）用于將第一波域分解后的信號轉化為平面波域信號，具體為依據圓環陣列采集的聲壓和振速計算圓諧分解系數，再依據圓諧分解系數獲得平面波分解系數獲得平面波域信號；

步驟202）將平面波域信號轉化為激勵信號；

步驟203）將激勵信號作用于揚聲器陣列進行播放。

4.根據權利要求1所述的基于波場合成和分析的聲重放方法，其特征在于，所述步驟104）進一步包含：

步驟104-1）利用單通道自適應逆濾波對第一聲場重建的初步錄音所錄制的聲場進行單通道逆濾波，從而抵消聽音房間對依據第一聲場初步重建的聲場的影響，得到優化的重建波域信號；

步驟104-2）將優化重建的波域信號轉化為揚聲器的激勵信號利用揚聲器陣列進行重新播放。

5.根據權利要求4所述的基于波場合成和分析的聲重放方法，其特征在于，采用延遲補償filtered-X濾波器結構對波域變換所得到的單通道信號進行逆濾波。

6.一種基于波場合成和分析的聲重放系統，該系統包含位于錄音房間錄音區域的第一傳聲器陣列，及位于聽音房間重建區域的揚聲器陣列，其特征在于，所述系統包含：

位于所述重建區域揚聲器陣列內部的第二傳聲器陣列，該傳聲器陣列用于測量聽音房間的聲場得到第二聲場信息；

第二波場分析模塊，用于分析聽音房間的整個聲場情況；

第二波域分解模塊，用于將第二波場分析模塊得到的整個聲場進行波域分解，得到第二波域分解信號，將傳聲器陣列測量得到的聲場進行解耦合；

主動補償模塊，用于采用延遲補償filtered-X濾波器對第二波域變換后所得到的單通道信號進行逆濾波，并將逆濾波結果輸入波場合成模塊；

所述第一傳聲器陣列用于測量錄音房間的聲場得到第一聲場信息；

第一波場分析模塊，用于分析錄音房間中聲場的變化；

第一波域分解模塊，用于將錄音房間所測量到的波場信號分解為波域信號之后傳輸到聽音房間來重放；

和

波場合成模塊，用于基于第一波域分解信號分解后的信號采用波場合成方法重建錄音房間所錄制的聲場，并用主動補償模塊輸出的逆濾波信號調整重建聲場信號，得到最終準確重建的錄音房間所錄制的聲場。

7.根據權利要求6所述的基于波場合成和分析的聲重放系統，其特征在于，所述第一傳聲器陣列和第二傳聲器陣列為圓形傳聲器陣列。

8.根據權利要求7所述的基于波場合成和分析的聲重放系統，其特征在于，所述第一傳聲器陣列和第二傳聲器陣均進一步包含：聲壓傳聲器和聲壓梯度傳聲器，且所述聲壓傳聲器與聲壓梯度傳聲器放置于圓環的等角位置，同時聲壓梯度傳聲器的主軸應與圓環徑向方向的法向量相重合。