[發明專利]驅動揚聲器陣列的裝置和方法

有效

• 申請號: 201580075816.3
• 申請日: 2015-04-08
• 公開（公告）號: CN107251579B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 邁克爾·比格爾;海因里希·洛曼;瓦爾特·凱勒曼;卡里姆·赫爾旺尼;彼得·格羅舍;郎玥
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;埃朗根-紐倫堡弗里德里希-亞力山大大學
• 主分類號: H04S7/00
• 分類號: H04S7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: <國際申請>=PCT/EP2015/05

一種使用驅動信號驅動揚聲器陣列以在一個或多個音頻區產生一個或多個本地波場的本地波場合成裝置(200)，所述裝置包括：確定模塊(40、210)，用于確定多個控制點處的所需聲壓和所需粒子速度向量；計算模塊(60、212)，用于基于一組濾波參數計算所述多個控制點處的聲壓和粒子速度向量；優化模塊(220)，用于通過以下方式計算一組最佳濾波參數：將計算出的聲壓向所述所需聲壓以及將計算出的粒子速度向量向所述所需粒子速度向量聯合優化；以及生成器模塊(224)，用于基于所述一組最佳濾波參數產生所述驅動信號，其中所述多個控制點位于所述一個或多個音頻區周圍的一個或多個等值線上。

技術領域

本發明涉及一種使用驅動信號驅動揚聲器陣列以在一個或多個音頻區產生一個或多個本地波場的裝置和方法。本發明還涉及一種存儲程序代碼的計算機可讀存儲介質，所述程序代碼包括用于執行這種方法的指令。

背景技術

多區聲音再現的目的是同時為多個聽眾提供個性化的空間聲音。在文獻中，存在不同的多區聲音再現方法，這些方法可以劃分為兩大類：一類是基于以下事實：任意聲場都可以用空間基函數，即平面波或柱諧/球諧函數來表示。其它專業基函數也是可能的，但是它們還需要近似為聲波方程式的基本解以便允許它們經由揚聲器進行物理再現。基于柱諧/球諧函數的聲音再現的一個突出示例稱為(高階)立體聲。在其它應用中，使用術語模態處理或波域處理，其本質上是利用通過基函數描述聲場的同一概念。這些技術的基本缺點是，通常需要換能器的規則幾何形排列，例如均勻間隔的圓形陣列。此外，真實3D波場的分析描述通常使用無限長線源，當使用僅在2D平面上排列的真實揚聲器實施物理設置時，這需要附加校正。

第二類包括多點方法，在多點方法中，通常在最小二乘意義下，在聽音區域內的眾多所謂的控制點處優化聲場。在大多數情況下，聲場隨后以揚聲器與所用控制點之間的脈沖響應或傳遞函數來表示。這提高了關于換能器設置的靈活性，并且利用測量的房間脈沖響應(Room Impulse Response，RIR)支持兩個真實揚聲器的聲學特性與再現環境的簡單合并。這些概念旨在僅最大化聲能或兩個區域之間的差(聲學對比度)。該方法的缺點是無法控制聲音強度的方向。該問題可以使用壓力匹配來避免，在壓力匹配中，優化聲壓而不是其量級平方(能量)。已提出壓力匹配與能量優化的組合，其中對聲能施加約束以便獲得各個聽音區域之間的所需聲學對比度。所有這些方法的共同點是，在本地聽音區域的整個內部分布控制點。這對于實際設置似乎不切實際，在實際設置中，自由場假設不適用且物理麥克風用作控制點。此外，已提出用于合成靜區的分析方法，但是多區發聲問題尚未得到滿意解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種使用驅動信號驅動揚聲器陣列以在一個或多個音頻區產生一個或多個本地波場的裝置和方法，其中所述裝置和所述方法解決了現有技術的一個或多個上述問題。

本發明的第一方面提供了一種使用驅動信號驅動揚聲器陣列以在一個或多個音頻區產生一個或多個本地波場的本地波場合成裝置，所述裝置包括：

-確定模塊，用于確定多個控制點處的所需聲壓和所需粒子速度向量，

-計算模塊，用于基于一組濾波參數計算所述多個控制點處的聲壓和粒子速度向量，

-優化模塊，用于通過以下方式計算一組最佳濾波參數：將計算出的聲壓向所述所需聲壓以及將計算出的粒子速度向量向所述所需粒子速度向量聯合優化，以及

-生成器模塊，用于基于所述一組最佳濾波參數產生所述驅動信號，

其中所述多個控制點位于所述一個或多個音頻區周圍的一個或多個等值線上。

第一方面的裝置繼續采用壓力匹配的概念，旨在聯合優化位于音頻區周圍的等值線上，而不是音頻區內，的控制點處的聲壓和粒子速度向量，音頻區可以視為本地聽音區域。該方法可以理解為是基于Kirchhoff-Helmholtz積分，Kirchhoff-Helmholtz積分聲明音量中的聲場完全由周圍表面上的聲場決定。