[發明專利]一種基于誤差模型的多區域聲重放方法和裝置

在審

• 申請號: 201410597657.0
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104469595A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 蔡野鋒
• 申請（專利權）人: 蘇州上聲電子有限公司
• 主分類號: H04R1/20
• 分類號: H04R1/20
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;李艷

技術領域

本發明涉及聲學領域，特別涉及一種基于誤差模型的多區域聲重放方法和裝置。

背景技術

近年來，隨著科技的飛速發展和生活水平的提高，汽車在人們的生活中也占據著越來越重要的位置，用戶也越來越重視車內的聲環境。如今車內經常會充滿各式各樣的聲音，諸如音樂聲、導航語音、電話聲、警告聲等。通常車內不同的人想聽不同的聲音，例如駕駛員想聽導航語音和警告聲，坐在后排座位的乘客可能想聽音樂聲。在一些家庭影院應用中也存在不同區域的用戶想聽不同聲音的問題，或者由于聽力閾值不一樣，不同的用戶希望能聽到不同音量的聲音。在博物館等展覽區域，展品之間的聲音不能相互干擾，即在不同的展覽品面前只能出現跟此展品相關的聲音，從而提高用戶體驗感。同樣，餐廳也需要在不同的區域產生不同的背景音樂，滿足客戶不同的愛好。在上述場景中，現有的音響系統無法在不同的區域內產生獨立的音源，不能滿足用戶需求。雖然通過佩戴耳機可以解決各個區域聲音相互干擾的問題，但是長時間佩戴耳機不僅會使用戶產生疲勞感也會損傷用戶聽力。

多區域聲重放系統通過調節揚聲器陣列輸入信號的幅度和相位，在多個區域內各自產生獨立的音源，為各用戶打造個性化聆聽空間，避免了佩戴耳機帶來的疲勞感。多區域聲重放系統中常用的一種控制方法是聲能量對比度控制方法。聲能量對比度控制方法主要分為兩大類：頻域設計和時域設計。現有技術中的頻域聲能量對比度控制方法無法保證時域沖激響應濾波器信號的因果性，因此在非控制頻率點上的對比度性能會下降?，F有技術中的時域聲能量對比度控制方法直接在時域中設計，避免了時域沖激響應濾波器信號的非因果性問題，因此可以解決頻域聲能量對比控制方法在非控制頻率點對比度性能下降的問題。但是現有技術中的時域聲能量對比度控制方法并不考慮揚聲器頻響存在的誤差，這與實際相差甚遠。

現有技術中的時域聲能量對比度控制方法所存在的問題會降低多區域聲重放系統的對比度性能，擴大各區域聲場之間的相互干擾，無法為各用戶營造個性化的私人聆聽空間，并降低了實際系統量產的可能性。針對現有聲能量對比度控制方法中存在的由揚聲器頻響誤差引入的對比度性能下降問題，需要尋找更為簡便有效的方法來克服由揚聲器頻響誤差引入的對比度性能下降問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的聲能量對比度控制方法所存在的由揚聲器頻響誤差引入的對比度性能下降問題，從而提供一種能夠改善揚聲器頻響存在誤差情況下的對比度性能的時域聲能量對比度控制方法。

為了實現上述目的，本發明提供了一種基于誤差模型的多區域聲場重現方法，包括：

步驟1)：布放揚聲器陣列，設定明區和暗區的控制點；其中，明區是需要產生某獨立音源的區域，暗區是所有不需要產生某獨立音源的區域；

步驟2)：建立揚聲器頻響誤差分布模型；；

步驟3)：根據步驟2)的誤差分布模型和所述揚聲器陣列，得到明區和暗區在存在揚聲器頻響誤差情況下的期望平均聲能量表達式和頻率響應一致性約束表達式；

步驟4)：根據步驟3)的期望平均聲能量表達式和頻率響應一致性約束表達式，按照頻率響應一致性約束的時域聲能量對比度控制準則，計算出各個通道的時域沖激響應濾波器信號。

優選地，在所述的步驟1)中，所布放的揚聲器陣列為線性陣列或圓形陣列或隨機陣列。

優選地，在所述的步驟1)中，所述明區或暗區的區域形狀是方形或圓形或線型。

優選地，在所述的步驟2)中，所述的誤差概率分布建?？梢酝ㄟ^測量獲得也可通過模型預測獲得。

優選地，所述步驟2)中的揚聲器頻響誤差分布模型的測量方法包括：

(1)測量一組揚聲器在頻率f處的頻響，分別獲取揚聲器頻響的幅度分布和相位分布；

(2)根據實際測量的分布進行分布曲線擬合，獲取揚聲器頻響誤差分布模型。

優選地，所述步驟2)中的揚聲器頻響誤差分布模型的預測方法包括：

(1)用聲學儀器對步驟1)中的揚聲器陣列的測量獲得TS參數，所述的TS參數包括音圈直流電阻、音圈電感、機械阻、力順、振動質量、空氣輻射阻、空氣輻射抗、等效輻射面積、電磁力感應系數；

(2)采用蒙特卡羅方法通過對TS參數抽樣，仿真揚聲器的頻響，獲取揚聲器的頻響的幅度和相位分布；

(3)根據獲得的揚聲器頻響的幅度和相位分布進行曲線擬合，獲取揚聲器頻響誤差分布模型。

優選地，所述步驟3)包括：

步驟3-1)：假定第l個揚聲器在頻率ω處的頻響誤差為：